Il biodiesel si riferisce a un carburante diesel a base di olio vegetale o grasso animale costituito da esteri alchilici (metilici, etilici o propilici a catena lunga). Il biodiesel viene tipicamente prodotto da lipidi che reagiscono chimicamente (ad esempio olio vegetale, olio di soia, grasso animale (sego)) con un alcol che produce esteri di acidi grassi.
Il biodiesel è destinato ad essere utilizzato nei motori diesel standard ed è quindi distinto dagli oli vegetali e usati per alimentare i motori diesel convertiti. Il biodiesel può essere usato da solo o miscelato con petrodiesel in qualsiasi proporzione. Le miscele di biodiesel possono anche essere utilizzate come olio da riscaldamento.
Anche il National Biodiesel Board (USA) ha una definizione tecnica di “biodiesel” come estere monoalchilico.
Proprietà
Il biodiesel ha promettenti proprietà lubrificanti e valori di cetano rispetto ai carburanti diesel a basso tenore di zolfo. I carburanti con una maggiore lubrificazione possono aumentare la vita utile delle apparecchiature di iniezione del carburante ad alta pressione che si basano sul carburante per la sua lubrificazione. A seconda del motore, questo potrebbe includere pompe di iniezione ad alta pressione, iniettori pompa (chiamati anche iniettori unitari) e iniettori di carburante.
Il potere calorifico del biodiesel è di circa 37,27 MJ / kg. Questo è inferiore del 9% rispetto al normale numero 2 di Petrodiesel. Le variazioni della densità di energia del biodiesel dipendono maggiormente dalla materia prima utilizzata rispetto al processo di produzione. Tuttavia, queste variazioni sono meno che per Petrodiesel. È stato affermato che il biodiesel fornisce una migliore lubrificazione e una combustione più completa, aumentando così la produzione di energia del motore e compensando parzialmente la maggiore densità energetica di petrodiesel.
Il colore del biodiesel va dal dorato al marrone scuro, a seconda del metodo di produzione. È leggermente miscibile con l’acqua, ha un alto punto di ebollizione e bassa pressione di vapore. Il punto di infiammabilità del biodiesel supera i 130 ° C (266 ° F), molto più alto di quello del diesel di petrolio che può arrivare fino a 52 ° C (126 ° F). Il biodiesel ha una densità di ~ 0,88 g / cm³, superiore a petrodiesel (~ 0,85 g / cm³).
Il biodiesel non contiene praticamente zolfo ed è spesso usato come additivo per il combustibile a bassissimo tenore di zolfo diesel (ULSD) per favorire la lubrificazione, poiché i composti di zolfo di petrodiesel forniscono gran parte del potere lubrificante.
Compatibilità con i materiali
plastica
È compatibile con polietilene ad alta densità. Quando il PVC degrada lentamente. Alcuni polimeri li dissolvono in contatto diretto.
metalli
Colpisce i materiali a base di rame, attacca anche lo zinco, lo stagno, il piombo e la ghisa. I materiali di acciaio inossidabile e alluminio sono immuni.
Gomma da cancellare
Il biodiesel rompe la gomma naturale di alcuni vecchi componenti del motore.
gelificazione
Quando il biodiesel si raffredda fino a un certo punto, alcune molecole si aggregano e formano dei cristalli. Il carburante inizia a “nuvolarsi” una volta che i cristalli diventano grandi (un quarto della lunghezza d’onda della luce visibile). Questo punto è chiamato punto nuvola. Più freddo è il carburante, più grandi sono i cristalli. La temperatura più bassa alla quale il biodiesel passa attraverso un filtro da 45 micron è chiamata punto di intasamento del filtro a freddo (CFPP). A temperature più basse il biodiesel diventa gel e poi si solidifica. All’interno dell’Europa, c’è molta differenza in questo punto tra i paesi. La temperatura alla quale il biodiesel puro inizia a gelificare dipende dalla miscela di esteri e, di conseguenza, dalla materia prima utilizzata. Ad esempio, se viene prodotto dal sebo, tende a diventare gel vicino a 16 ° C.
Ci sono molti additivi aggiunti al biodiesel per abbassare questa temperatura. Un’altra soluzione è miscelare il biodiesel con diesel o cherosene. Un altro è di avere un serbatoio secondario di biodiesel che accompagna quello del gasolio: il primo inizia e riscalda il secondo, e una volta raggiunta la temperatura necessaria, l’alimentazione viene cambiata.
Inquinamento dell’acqua
Il biodiesel può contenere piccole quantità di acqua, ma sono problematiche. Sebbene il biodiesel non sia miscibile con l’acqua, è igroscopico come l’etanolo, cioè assorbe l’acqua dall’umidità atmosferica. Uno dei motivi per cui il biodiesel è igroscopico è la persistenza di mono e digliceridi rimasti da una reazione incompleta. Queste molecole possono agire come emulsionanti, consentendo all’acqua di miscelarsi con il biodiesel. D’altra parte, potrebbe esserci acqua residua a causa del trattamento o come conseguenza della condensazione del serbatoio di stoccaggio. La presenza di acqua è un problema perché:
L’acqua riduce il calore della combustione del carburante sfuso. Ciò significa più fumo, maggiori difficoltà di avviamento, minore efficienza energetica.
L’acqua provoca la corrosione dei componenti vitali del sistema di alimentazione: pompe del carburante, pompe di iniezione, tubazioni del carburante, ecc.
L’acqua ei microbi associati si ostruiscono e danneggiano i filtri di carta per il carburante, il che a sua volta causa un guasto prematuro della pompa del carburante a causa dell’ingestione di particelle grandi.
L’acqua si ghiaccia per formare cristalli di ghiaccio vicino a 0 ° C (32 ° F). Questi cristalli forniscono siti per la nucleazione e accelerano la gelificazione del combustibile residuo.
L’acqua accelera la crescita delle colonie microbiche, che possono ostruire il sistema di alimentazione. Ci sono segnalazioni di utenti di biodiesel che hanno riscaldato i serbatoi di carburante per affrontare il problema dei microbi.
Inoltre, l’acqua può causare la vaiolatura sui pistoni di un motore diesel.
Reazioni di sintesi
Il processo di transesterificazione consiste nel combinare l’olio (solitamente olio vegetale) con un alcol leggero, di solito metanolo, e lasciare come residuo del propanotriolo a valore aggiunto (glicerina) che può essere utilizzato dall’industria cosmetica, tra gli altri.
transesterificazione
I grassi di animali e piante sono in genere fatti di trigliceridi, che sono esteri di acidi grassi liberi con glicerolo. Nel processo, l’alcol viene deprotonato (rimosso da un catione di idrogeno di una molecola) con una base per formare un nucleofilo (anione con una coppia libera di elettroni) più forte. L’etanolo e il metanolo sono comunemente usati. Come si vede nello schema, la reazione non ha reagenti oltre al trigliceride e all’alcol.
In condizioni ambientali normali, la reazione può o meno verificarsi molto lentamente. Il calore viene utilizzato per accelerare la reazione, oltre a un acido o una base. È importante notare che l’acido o la base non vengono consumati durante la reazione, cioè sono catalizzatori. Quasi tutto il biodiesel è prodotto da oli vegetali vergini usando una base come catalizzatore perché è il metodo più economico, che richiede basse temperature e pressioni e ottiene una conversione del 98%. Tuttavia, ci sono altri metodi che usano gli analoghi biologici più lenti.
Durante il processo di esterificazione, il trigliceride reagisce con un alcol in presenza di un catalizzatore, idrossidi generalmente forti (NaOH o KOH). Lo scopo di una titolazione acido-base è sapere quanta base è necessaria per neutralizzare tutti gli acidi grassi liberi e quindi completare la reazione.
Transesterificazione usando basi
In questo caso, la transesterificazione viene effettuata attraverso il meccanismo di reazione noto come sostituzione nucleofila nell’acile, utilizzando una base forte, in grado di deprotonare l’alcol, come catalizzatore. Comunemente, la base viene sciolta nell’alcool per disperderla in tutto l’olio. L’idrossido deve essere molto secco: qualsiasi quantità di acqua nel processo aumenta le probabilità di saponificazione e produce saponi che consumano la base. Una volta che la miscela di alcol e base è fatta, viene aggiunta al trigliceride.
L’atomo di carbonio del gruppo carbonile dell’estere del trigliceride supporta una densità di carica positiva e l’atomo di ossigeno del gruppo carbonile più elettronegativo, ha una densità di carica più elevata, con il quale il legame è polarizzato . Questa polarizzazione del gruppo C = O provoca l’anione alcossido (RO-) che attacca il centro positivo del legame.
miscele
Miscele di biodiesel e gasolio convenzionale a base di idrocarburi sono i prodotti più comunemente distribuiti per l’uso nel mercato del gasolio per la vendita al dettaglio. Gran parte del mondo utilizza un sistema noto come fattore “B” per indicare la quantità di biodiesel in qualsiasi miscela di carburanti:
Il 100% di biodiesel è indicato come B100
20% di biodiesel, 80% di petrodiesel è etichettato come B20
5% di biodiesel, 95% di petrodiesel è etichettato B5
2% di biodiesel, 98% di petrodiesel è etichettato B2
Miscele di biodiesel al 20% e inferiori possono essere utilizzate in apparecchiature diesel senza modifiche o solo piccole modifiche, sebbene alcuni produttori non estendano la copertura della garanzia se l’attrezzatura viene danneggiata da queste miscele. Le miscele da B6 a B20 sono coperte dalla specifica ASTM D7467. Il biodiesel può anche essere utilizzato nella sua forma pura (B100), ma potrebbe richiedere alcune modifiche al motore per evitare problemi di manutenzione e prestazioni. La miscelazione di B100 con gasolio di origine petrolifera può essere eseguita da:
Miscelazione in serbatoi nel punto di produzione prima della consegna al camion cisterna
Miscelazione di spruzzi nella cisterna (aggiungendo specifiche percentuali di biodiesel e diesel di petrolio)
Miscelazione in linea, due componenti arrivano contemporaneamente alla cisterna.
La miscelazione della pompa dosata, il diesel di petrolio e i misuratori di biodiesel sono impostati sul volume totale X, la pompa di trasferimento tira da due punti e la miscela è completa quando si lascia la pompa.
Efficienza del carburante
La potenza del biodiesel dipende dalla sua miscela, qualità e condizioni di carico in cui il combustibile viene bruciato. L’efficienza termica per esempio di B100 rispetto a B20 varierà a causa del diverso contenuto energetico delle varie miscele. L’efficienza termica di un carburante si basa in parte sulle caratteristiche del carburante quali: viscosità, densità specifica e punto di infiammabilità; queste caratteristiche cambieranno al variare delle miscele e della qualità del biodiesel. L’American Society for Testing and Materials ha stabilito degli standard per giudicare la qualità di un dato campione di carburante.
Uno studio ha rilevato che l’efficienza termica del freno di B40 era superiore alla controparte petrolifera tradizionale a rapporti di compressione più elevati (questa maggiore efficienza termica del freno è stata registrata a rapporti di compressione di 21: 1). È stato osservato che, all’aumentare dei rapporti di compressione, l’efficienza di tutti i tipi di carburante – così come delle miscele testate – è aumentata; sebbene sia stato riscontrato che una miscela di B40 era la più economica con un rapporto di compressione di 21: 1 su tutte le altre miscele. Lo studio ha implicato che questo aumento di efficienza era dovuto alla densità del carburante, alla viscosità e ai valori di riscaldamento dei combustibili.
Combustione
I sistemi di alimentazione di alcuni moderni motori diesel non sono stati progettati per ospitare biodiesel, mentre molti motori per servizio pesante sono in grado di funzionare con miscele di biodiesel fino a B20. I tradizionali sistemi di iniezione diretta funzionano a circa 3.000 psi sulla punta dell’iniettore, mentre il moderno sistema di alimentazione common rail funziona verso l’alto di 30.000 PSI alla punta dell’iniettore. I componenti sono progettati per funzionare a un ampio intervallo di temperature, da sotto il punto di congelamento a oltre 1.000 ° F (560 ° C). Si prevede che il combustibile diesel brucerà in modo efficiente e produrrà meno emissioni possibili. Poiché le norme sulle emissioni vengono introdotte nei motori diesel, la necessità di controllare le emissioni nocive viene studiata nei parametri dei sistemi di alimentazione dei motori diesel. Il tradizionale sistema di iniezione in linea è più indulgente a carburanti di qualità inferiore rispetto al sistema di alimentazione common rail. Le pressioni più elevate e le tolleranze più strette del sistema common rail consentono un maggiore controllo sulla nebulizzazione e sui tempi di iniezione. Questo controllo dell’atomizzazione e della combustione consente una maggiore efficienza dei moderni motori diesel e un maggiore controllo sulle emissioni. I componenti all’interno di un sistema di alimentazione diesel interagiscono con il carburante in modo da garantire un funzionamento efficiente dell’impianto di alimentazione e quindi del motore. Se un carburante fuori specifica viene introdotto in un sistema che ha specifici parametri di funzionamento, l’integrità del sistema di alimentazione generale può essere compromessa. Alcuni di questi parametri come la spruzzatura e l’atomizzazione sono direttamente correlati alla tempistica dell’iniezione.
Uno studio ha scoperto che durante l’atomizzazione, il biodiesel e le sue miscele producevano goccioline di diametro maggiore rispetto alle goccioline prodotte dal petrodiesel tradizionale. Le goccioline più piccole sono state attribuite alla minore viscosità e alla tensione superficiale del tradizionale carburante diesel. Si è constatato che le goccioline alla periferia dello schema di spruzzatura avevano un diametro maggiore rispetto alle goccioline al centro. Questo è stato attribuito alla più rapida caduta di pressione sul bordo del modello di spruzzo; c’era una relazione proporzionale tra la dimensione della goccia e la distanza dalla punta dell’iniettore. Si è constatato che B100 aveva la maggiore penetrazione a spruzzo, questo è stato attribuito alla maggiore densità di B100. Avere una dimensione maggiore delle gocce può portare a inefficienze nella combustione, aumento delle emissioni e diminuzione della potenza dei cavalli. In un altro studio è stato riscontrato che vi è un breve ritardo di iniezione quando si inietta biodiesel. Questo ritardo di iniezione è stato attribuito alla maggiore viscosità del biodiesel. È stato osservato che la maggiore viscosità e il maggior numero di cetano del biodiesel rispetto al petrodiesel tradizionale portano a una scarsa atomizzazione, nonché alla penetrazione della miscela con l’aria durante il periodo di ritardo di accensione. Un altro studio ha osservato che questo ritardo di accensione può aiutare a ridurre le emissioni di NOx.
emissioni
Le emissioni sono inerenti alla combustione di carburanti diesel che sono regolati dall’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (E.P.A.). Poiché queste emissioni sono un sottoprodotto del processo di combustione, al fine di garantire E.P.A. la conformità di un sistema di alimentazione deve essere in grado di controllare la combustione dei carburanti e la riduzione delle emissioni. Sono state introdotte una serie di nuove tecnologie per controllare la produzione di emissioni diesel. Il sistema di ricircolo dei gas di scarico, E.G.R. e il filtro antiparticolato diesel D.P.F., sono entrambi progettati per mitigare la produzione di emissioni nocive.
Uno studio condotto dalla Chonbuk National University ha concluso che una miscela di biodiesel B30 riduce le emissioni di monossido di carbonio di circa l’83% e le emissioni di particolato di circa il 33%. Le emissioni di NOx, tuttavia, sono risultate in aumento senza l’applicazione di un E.G.R. sistema. Lo studio ha anche concluso che, con E.G.R, una miscela di biodiesel B20 ha ridotto notevolmente le emissioni del motore. Inoltre, l’analisi della California Air Resources Board ha rilevato che il biodiesel ha le più basse emissioni di carbonio dei carburanti testati, quelli diesel a bassissimo tenore di zolfo, benzina, etanolo a base di mais, gas naturale compresso e cinque tipi di biodiesel da vari feedstock . Le loro conclusioni hanno anche mostrato una grande variazione delle emissioni di carbonio del biodiesel sulla base delle materie prime utilizzate. Di soia, sego, colza, mais e olio da cucina usato, la soia ha mostrato le più alte emissioni di carbonio, mentre l’olio da cucina usato ha prodotto il livello più basso.
Mentre studiava l’effetto del biodiesel sui filtri antiparticolato diesel, si è riscontrato che sebbene la presenza di carbonati di sodio e di potassio aiutati nella conversione catalitica delle ceneri, dato che i particolati diesel sono catalizzati, essi possono riunirsi all’interno del D.P.F. e quindi interferire con le distanze del filtro. [chiarificazione necessaria] Ciò potrebbe causare l’intasamento del filtro e interferire con il processo di rigenerazione. In uno studio sull’impatto di E.G.R. percentuali con miscele di biodiesel di jathropa è stato dimostrato che vi è stata una diminuzione dell’efficienza del carburante e della coppia erogata a causa dell’uso di biodiesel su un motore diesel progettato con un E.G.R. sistema. È stato rilevato che le emissioni di CO e CO2 sono aumentate con un aumento del ricircolo dei gas di scarico ma i livelli di NOx sono diminuiti. Il livello di opacità delle miscele jathropa era in un intervallo accettabile, in cui il diesel tradizionale era fuori dagli standard accettabili. È stato dimostrato che una diminuzione delle emissioni di NOx potrebbe essere ottenuta con un E.G.R. sistema. Questo studio ha mostrato un vantaggio rispetto al diesel tradizionale all’interno di un certo intervallo operativo di E.G.R. sistema.
A partire dal 2017, i carburanti biodiesel miscelati (in particolare B5, B8 e B20) sono regolarmente utilizzati in molti veicoli pesanti, in particolare negli autobus di transito nelle città degli Stati Uniti. La caratterizzazione delle emissioni di scarico ha mostrato significative riduzioni delle emissioni rispetto al normale diesel.
Compatibilità materiale
Plastica: il polietilene ad alta densità (HDPE) è compatibile ma il cloruro di polivinile (PVC) viene lentamente degradato. Il polistirene si scioglie a contatto con biodiesel.
Metalli: il biodiesel (come il metanolo) ha un effetto sui materiali a base di rame (ad esempio ottone) e influenza anche lo zinco, lo stagno, il piombo e la ghisa. Gli acciai inossidabili (316 e 304) e l’alluminio non sono interessati.
Gomma: il biodiesel influisce anche sui tipi di gomme naturali presenti in alcuni componenti del motore più vecchi. Gli studi hanno anche scoperto che gli elastomeri fluorurati (FKM) induriti con perossido e ossidi di base metallici possono essere degradati quando il biodiesel perde la sua stabilità causata dall’ossidazione. Le gomme sintetiche di uso comune FKM-GBL-S e FKM- GF-S trovate nei veicoli moderni sono state trovate per gestire il biodiesel in tutte le condizioni.
Standard tecnici
Il biodiesel ha una serie di standard per la sua qualità inclusi gli standard europei EN 14214, ASTM International D6751 e altri.
Gelificazione a bassa temperatura
Quando il biodiesel si raffredda al di sotto di un certo punto, alcune molecole si aggregano e formano cristalli. Il carburante inizia ad apparire torbido quando i cristalli diventano più grandi di un quarto delle lunghezze d’onda della luce visibile – questo è il punto di nuvola (CP). Man mano che il carburante viene raffreddato, questi cristalli diventano più grandi. La temperatura più bassa alla quale il carburante può passare attraverso un filtro da 45 micrometri è il punto di ostruzione del filtro a freddo (CFPP). Man mano che il biodiesel viene ulteriormente raffreddato, gelificherà e solidificherà. All’interno dell’Europa, ci sono differenze nei requisiti CFPP tra i paesi. Ciò si riflette nei diversi standard nazionali di quei paesi. La temperatura alla quale il biodiesel puro (B100) inizia a gelare varia in modo significativo e dipende dalla miscela di esteri e quindi dall’olio di alimentazione utilizzato per produrre il biodiesel. Ad esempio, il biodiesel prodotto da varietà a basso contenuto di acido erucico di semi di colza (RME) inizia a gelificare a circa -10 ° C (14 ° F). Il biodiesel prodotto da sego di manzo e olio di palma tende a gelificare rispettivamente a circa 16 ° C (13 ° C) e 13 ° C (55 ° F). Ci sono un certo numero di additivi disponibili in commercio che ridurranno significativamente il punto di attacco del punto di scorrimento e del filtro a freddo del biodiesel puro. Il funzionamento invernale è anche possibile miscelando biodiesel con altri oli combustibili tra cui il n. 2 del gasolio a basso tenore di zolfo e il n. 1 diesel / cherosene.
Un altro approccio per facilitare l’uso del biodiesel in condizioni di freddo è l’impiego di un secondo serbatoio di carburante per il biodiesel oltre al serbatoio del gasolio standard. Il secondo serbatoio del carburante può essere isolato e una serpentina di riscaldamento che utilizza il liquido di raffreddamento del motore viene fatta passare attraverso il serbatoio. I serbatoi del carburante possono essere sostituiti quando il carburante è sufficientemente caldo. Un metodo simile può essere utilizzato per azionare veicoli diesel utilizzando olio vegetale dritto.
Contaminazione da acqua
Il biodiesel può contenere piccole ma problematiche quantità d’acqua. Sebbene sia solo leggermente miscibile con l’acqua, è igroscopico. Uno dei motivi per cui il biodiesel può assorbire acqua è la persistenza di mono e digliceridi rimasti da una reazione incompleta. Queste molecole possono agire come emulsionanti, consentendo all’acqua di miscelarsi con il biodiesel. Inoltre, potrebbe esserci dell’acqua residua alla lavorazione o risultante dalla condensazione del serbatoio di stoccaggio. La presenza di acqua è un problema perché:
L’acqua riduce il calore della combustione del carburante, causando fumo, avvio più difficile e potenza ridotta.
L’acqua provoca la corrosione dei componenti del sistema di alimentazione (pompe, tubazioni del carburante, ecc.)
I microbi nell’acqua fanno sì che i filtri dell’elemento cartaceo nel sistema marciscano e si guastino, causando il guasto della pompa del carburante a causa dell’ingestione di particelle grandi.
L’acqua si congela formando cristalli di ghiaccio che forniscono siti per la nucleazione, accelerando la gelificazione del carburante.
L’acqua causa la vaiolatura nei pistoni.
In precedenza, la quantità di acqua che contaminava il biodiesel è stata difficile da misurare prelevando campioni, poiché acqua e olio si separano. Tuttavia, ora è possibile misurare il contenuto d’acqua utilizzando sensori acqua-in-olio.
La contaminazione dell’acqua è anche un potenziale problema quando si utilizzano determinati catalizzatori chimici coinvolti nel processo di produzione, riducendo sostanzialmente l’efficienza catalitica dei catalizzatori di base (pH elevato) come l’idrossido di potassio. Tuttavia, la metodologia di produzione di metanolo super-critica, in cui il processo di transesterificazione delle materie prime petrolifere e del metanolo viene attuato ad alta temperatura e pressione, è stato dimostrato che non è influenzato dalla presenza di contaminazione dell’acqua durante la fase di produzione.
applicazioni
Il biodiesel può essere utilizzato in forma pura (B100) o miscelato con gasolio di petrolio a qualsiasi concentrazione nella maggior parte dei motori diesel con pompa di iniezione. I nuovi motori common rail ad alta pressione estrema (29.000 psi) hanno i severi limiti di fabbrica di B5 o B20, a seconda del produttore. Il biodiesel ha diverse proprietà solventi di petrodiesel e degraderà le guarnizioni ei tubi flessibili di gomma naturale nei veicoli (principalmente veicoli fabbricati prima del 1992), sebbene questi tendano a logorarsi naturalmente e molto probabilmente saranno già stati sostituiti con FKM, che non è reattivo al biodiesel. È noto che il biodiesel abbatte i depositi di residui nelle linee del carburante in cui è stato utilizzato Petrodiesel. Di conseguenza, i filtri del carburante possono intasarsi di particolato se viene effettuata una rapida transizione al biodiesel puro. Pertanto, si consiglia di cambiare i filtri del carburante su motori e riscaldatori poco dopo il primo passaggio a una miscela di biodiesel.
Distribuzione
Dopo il passaggio della legge sulla politica energetica del 2005, l’uso di biodiesel è aumentato negli Stati Uniti. Nel Regno Unito, l’obbligo di carburante per i trasporti rinnovabili obbliga i fornitori a includere il 5% di carburante rinnovabile in tutto il carburante per il trasporto venduto nel Regno Unito entro il 2010. Per il diesel da strada, questo significa in effetti 5% di biodiesel (B5).
Uso del veicolo e accettazione del costruttore
Nel 2005, Chrysler (allora parte di DaimlerChrysler) ha rilasciato i diesel Jeep Liberty CRD dalla fabbrica nel mercato europeo con miscele di biodiesel al 5%, indicando almeno l’accettazione parziale del biodiesel come additivo per carburanti diesel accettabile. Nel 2007, DaimlerChrysler ha indicato l’intenzione di aumentare la copertura della garanzia al 20% di miscele di biodiesel se la qualità dei biocarburanti negli Stati Uniti può essere standardizzata.
Il gruppo Volkswagen ha rilasciato una dichiarazione che indica che molti dei suoi veicoli sono compatibili con B5 e B100 realizzati con olio di semi di colza e compatibili con la norma EN 14214. L’uso del tipo di biodiesel specificato nelle sue auto non renderà nulla la garanzia.
Mercedes Benz non consente carburanti diesel contenenti più del 5% di biodiesel (B5) a causa di preoccupazioni relative a “carenze di produzione”. Eventuali danni causati dall’uso di tali carburanti non approvati non saranno coperti dalla garanzia limitata Mercedes-Benz.
A partire dal 2004, la città di Halifax, Nuova Scozia, ha deciso di aggiornare il suo sistema di autobus per consentire alla flotta di autobus urbani di funzionare interamente su un biodiesel a base di olio di pesce. Ciò ha causato alla città alcuni problemi meccanici iniziali, ma dopo diversi anni di raffinazione, l’intera flotta è stata convertita con successo.
Nel 2007, McDonald’s del Regno Unito ha annunciato che avrebbe iniziato a produrre biodiesel dal sottoprodotto dei suoi oli usati. Questo carburante verrebbe utilizzato per far funzionare la sua flotta.
La Chevy Cruze Clean Turbo 2014, direttamente dalla fabbrica, sarà valutata fino a B20 (miscela di biodiesel del 20% / 80% di diesel regolare) compatibile con biodiesel
Uso ferroviario
La società britannica di treni ferroviari Virgin Trains ha affermato di aver gestito il primo “treno biodiesel” del Regno Unito, che è stato convertito per funzionare con l’80% di petrodiesel e il 20% di biodiesel.
Il British Royal Train il 15 settembre 2007 ha completato il suo primo viaggio in assoluto con il 100% di biodiesel fornito da Green Fuels Ltd. Il principe Charles e Green Fuels amministratore delegato James Hygate sono stati i primi passeggeri su un treno interamente alimentato a biodiesel. Dal 2007, il Royal Train ha operato con successo su B100 (100% di biodiesel).
Analogamente, una ferrovia a corto raggio di proprietà statale nell’est di Washington ha effettuato un test di un mix di biodiesel al 25% di biodiesel e 75% di petrodiesel durante l’estate del 2008, acquistando combustibile da un produttore di biodiesel situato lungo i binari della ferrovia. Il treno sarà alimentato da biodiesel prodotto in parte da colza coltivata nelle regioni agricole attraverso la quale circola la linea corta.
Sempre nel 2007, Disneyland ha iniziato a gestire i treni del parco sulla B98 (98% di biodiesel). Il programma è stato interrotto nel 2008 a causa di problemi di stoccaggio, ma nel gennaio 2009 è stato annunciato che il parco avrebbe eseguito tutti i treni sul biodiesel prodotto con i propri oli da cucina usati. Questo è un cambiamento rispetto alla gestione dei treni con biodiesel a base di soia.
Nel 2007, il Monte storico. Washington Cog Railway ha aggiunto la prima locomotiva di biodiesel alla sua flotta di locomotive a vapore. La flotta ha scalato le pendici occidentali di Mount Washington nel New Hampshire dal 1868 con una salita verticale di 37,4 gradi.
L’8 luglio 2014, l’allora ministro ferroviario indiano D.V. Sadananda Gowda ha annunciato nel bilancio ferroviario che il 5% di biodiesel sarà utilizzato nei motori diesel delle ferrovie indiane.
Uso degli aerei
Un volo di prova è stato eseguito da un jet ceco completamente alimentato a biodiesel. Altri recenti voli jet che utilizzano biocarburanti, tuttavia, hanno utilizzato altri tipi di carburanti rinnovabili.
Il 7 novembre 2011 United Airlines ha volato il primo volo aereo commerciale del mondo su un biocarburante di derivazione microbica utilizzando Solajet ™, il carburante a propulsione rinnovabile derivato dalle alghe di Solazyme. L’aereo Eco-skies Boeing 737-800 è stato alimentato con il 40% di Solajet e il 60% di carburante derivato dal petrolio. Il volo commerciale Eco-skies 1403 è partito dall’aeroporto IAH di Houston alle 10:30 ed è atterrato all’aeroporto ORD di Chicago alle 13:03.
A settembre 2016, la compagnia di bandiera olandese KLM ha contratto AltAir Fuels per fornire tutti i voli KLM in partenza dall’aeroporto internazionale di Los Angeles con biocarburanti. Per i prossimi tre anni, la società Paramount, con sede in California, provvederà a pompare i biocarburanti direttamente in aeroporto dalla vicina raffineria.
Come olio da riscaldamento
Il biodiesel può anche essere utilizzato come combustibile per il riscaldamento nelle caldaie domestiche e commerciali, un mix di olio per riscaldamento e biocarburante che è standardizzato e tassato in modo leggermente diverso dal gasolio utilizzato per il trasporto. Il combustibile Bioheat è una miscela esclusiva di biodiesel e olio da riscaldamento tradizionale. Bioheat è un marchio registrato del National Biodiesel Board e National Oilheat Research Alliance negli Stati Uniti e Columbia Fuels in Canada. Il biodiesel riscaldante è disponibile in varie miscele. ASTM 396 riconosce miscele contenenti fino al 5% di biodiesel equivalenti all’olio di riscaldamento a petrolio puro. Miscele di livelli superiori fino al 20% di biocarburanti sono utilizzate da molti consumatori. La ricerca è in corso per determinare se tali miscele influenzano le prestazioni.
I forni più vecchi possono contenere parti in gomma che potrebbero essere influenzate dalle proprietà del solvente del biodiesel, ma possono altrimenti bruciare biodiesel senza alcuna conversione richiesta. Bisogna fare attenzione, tuttavia, dato che le vernici lasciate indietro da Petrodiesel verranno rilasciate e possono ostruire i tubi, è necessario filtrare il carburante e richiedere una sostituzione del filtro. Un altro approccio è quello di iniziare a utilizzare il biodiesel come miscela, e la riduzione della proporzione di petrolio nel tempo può consentire alle vernici di staccarsi più gradualmente e avere meno probabilità di intasarsi. Grazie alle sue forti proprietà solventi, tuttavia, il forno viene pulito e generalmente diventa più efficiente. Un documento di ricerca tecnica descrive la ricerca di laboratorio e il progetto di prove sul campo usando biodiesel puro e miscele di biodiesel come combustibile per riscaldamento nelle caldaie a olio combustibile. Durante il Biodiesel Expo 2006 nel Regno Unito, Andrew J. Robertson ha presentato la sua ricerca sull’olio combustibile per il biodiesel dal suo articolo tecnico e suggerito che il biodiesel B20 potrebbe ridurre le emissioni di CO2 delle famiglie nel Regno Unito di 1,5 milioni di tonnellate all’anno.
Pulizia delle fuoriuscite di olio
Con l’80-90% dei costi di sversamento di petrolio investiti nella pulizia del litorale, vi è una ricerca di metodi più efficienti ed economici per estrarre fuoriuscite di petrolio dalle coste. Il biodiesel ha mostrato la sua capacità di dissolvere in modo significativo il petrolio greggio, a seconda della fonte degli acidi grassi. In un ambiente di laboratorio, i sedimenti oliati che simulavano le coste inquinate venivano spruzzati con una singola mano di biodiesel ed esposti a maree simulate. Il biodiesel è un efficace solvente per l’olio a causa del suo componente metilestere, che riduce notevolmente la viscosità del petrolio greggio. Inoltre, ha un galleggiamento più elevato rispetto al petrolio greggio, che in seguito aiuta nella sua rimozione. Di conseguenza, l’80% dell’olio è stato rimosso dal ciottolo e dalla sabbia fine, il 50% dalla sabbia grossa e il 30% dalla ghiaia. Una volta che l’olio è stato liberato dalla battigia, la miscela di olio e biodiesel viene rimossa manualmente dalla superficie dell’acqua con gli skimmer. Qualsiasi miscela rimanente viene facilmente degradata a causa dell’elevata biodegradabilità del biodiesel e della maggiore esposizione superficiale della miscela.
Vantaggi e svantaggi
vantaggi
Il biodiesel riduce significativamente le emissioni principali dei veicoli, come il monossido di carbonio e gli idrocarburi volatili, nel caso dei motori a benzina e delle particelle, nel caso dei motori diesel.
La produzione di biodiesel è un’alternativa nell’uso del suolo che evita i fenomeni di erosione e desertificazione a cui possono essere esposti quei terreni agricoli che, a causa delle pressioni del mercato, vengono abbandonati dagli agricoltori.
Il biodiesel rappresenta un risparmio compreso tra il 25% e l’80% delle emissioni di CO2 prodotte dai combustibili petroliferi, costituendo quindi un elemento importante per ridurre i gas serra prodotti dai trasporti.
A causa della maggiore velocità del cetano e della lubrificazione, riduce l’usura della pompa di iniezione e degli ugelli.
Non ha composti di zolfo quindi non li elimina come gas di combustione.
Il biodiesel è anche usato come alternativa di olio per motori a due tempi, in diverse percentuali; la percentuale più utilizzata è 10/1.
Il biodiesel può anche essere usato come additivo per motori a benzina (nafta) per la pulizia interna di questi.
svantaggi
Lo sfruttamento delle piantagioni di palme da olio (utilizzate per produrre biodiesel) è stato responsabile dell’87% della deforestazione della Malesia fino all’anno 2000. A Sumatra e nel Borneo, milioni di ettari di foresta sono diventati la terra di queste palme e negli ultimi anni di più che il doppio di questa cifra è stata raggiunta, il disboscamento e gli incendi continuano. Hanno anche completamente deforestato il famoso Tanjung Puting National Park a Kalimantan. Oranghi, gibboni, rinoceronti, tigri di tapiri, pantere di nebulose, ecc … saranno estinti dalla distruzione dell’habitat. Migliaia di indigeni sono stati sfrattati dalle loro terre e 1500 indonesiani sono stati torturati. Ma i governi, mentre l’Europa continua a comprare la palma da olio per produrre biodiesel, continueranno a promuovere la coltivazione di queste piante a proprio vantaggio.
Grazie alla sua migliore capacità solvente rispetto al petrodiésel, i rifiuti esistenti vengono sciolti e inviati dal tubo del carburante, essendo in grado di intasare i filtri, caso che si verifica solo quando viene utilizzato per la prima volta dopo essere stato consumato diesel minerale.
Ha una capacità di energia inferiore, circa il 3% in meno, anche se questo, in pratica, non è così evidente poiché è compensato con l’indice di cetano più alto, che produce una combustione più completa con meno compressione.
Certain hypotheses suggest that greater combustion deposits occur and that the cold start of the engines is degraded, but this is not yet documented.
Other problems that it presents relate to the area of storage logistics, since it is a hydrophilic and degradable product, for which an exact planning of its production and shipment is necessary. The product degrades notoriously faster than the petrodiésel.
So far, the shelf life of biodiesel is not clear; some argue that has a very short life time (months), while others claim that their useful life reaches even 10 years or more. But everyone agrees that it depends on their handling and storage.
The average yield for oilseeds such as sunflower, peanut, rice, cotton, soybean or castor beans is around 900 L of biodiesel per hectare harvested. This may make it impractical for countries with little arable land; nevertheless, the great variety of seeds suitable for their production (many of them complementary in their rotation or with by-products usable in other industries) makes it a sustainable project. However, jatropha is beginning to be usedto produce vegetable oil and, subsequently, biodiesel and that can be grown even in desert areas.