Proiect la IRD-Tehnologii de obtinere a

biodieselului-

Student:Cristescu Robert-Marian

Grupa:744

Profesor coordonator:Ungureanu Nicoleta

Cuprins

1.Introducere

2. Caracteristicile produsului finit

2.1 Caracteristici ale materiilor prime si auxliare pentru producerea biodieselului

3. Procedee de producere a Biodieselului

3.1 Procedee discontinue 3.2 Procedee continue

4. Obtinerea biodieselului

4.1 Schema tehnologică a instalaţiei de obţinere a biodieselului din ulei de rapiţă

5. Emisii specifice rezultate la utilizarea Biodieselului

6.Avantaje si dezavantaje producere biodiesel

1. Introducere

Înlocuirea combustibililor fosili cu biocombustibili este o tendinţă ce s-a definit în

contextul creşterii preţului petrolului şi este prezentată ca fiind o alternativă ecologică,

ce creează locuri de muncă şi nu are un impact social major. Aceste considerente nu

sunt însă adevărate în mod automat, ci poate dimpotrivă. În primul rând, fără politici şi

măsuri de reducere a dependenţei de autovehiculele personale, impactul utilizării

biocombustibililor asupra fenomenului schimbărilor climatice ar fi marginal - gradul de

utilizare a transportului rutier ar continua să crească. Producţia şi utilizarea

biocombustibililor poate duce la reducerea presiunilor sociale şi de mediu produse de

extracţia petrolului, însă ar duce la creşterea presiunilor asupra pădurilor, biodiversităţii

şi producţiei alimentare. Ar avea loc reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră din

arderea combustibililor fosili, însă ar avea loc eliberarea dioxidului de carbon fixat în

păduri – în urma defrişării pentru obţinerea de teren arabil în vederea cultivării

biocombustibililor.

Prin utilizarea combustibililor proveniţi din uleiuri vegetale" s-a demonstrat că

pentru regiile locale de transport biocombustibilii sunt o soluţie mai economică decât

combustibilii convenţionali. Celălalt avantaj este reducerea cu circa 70% a emisiilor de

gaze cu efect de seră. Trebuie avute însă în vedere problemele legate de: mono-culturi;

defrişarea suprafeţelor forestiere pentru a face loc culturilor pentru biocombustibili;

impactul acestora asupra biodiversităţii şi asupra structurii culturilor pentru obţinerea de

alimente; eliminarea organismelor modificate genetic.

Biocarburanţii pot fi utilizaţi în formă pură sau în amestec la autovehiculele

existente şi pot folosi actualul sistem de distribuţie al carburanţilor convenţionali.

Biodieselul poate fi produs prin transformarea unei largi varietăţi de grăsimi vegetale şi

animale, dar combustibilul cu cei mai buni parametri se obţin din uleiul de rapiţă (rapiţa

are cel mai bun indice de iod, rezistentă la temperaturi scăzute, stabilitate la oxidare şi

dă cele mai bune rezultate în presarea la rece).

Rapiţa se situează pe locul cinci, sub aspectul producţiei de ulei comestibil, între

plantele oleaginoase. Uleiul de rapiţă are largi utilizări industriale şi alimentare.

Biocombustibilii cei mai cunoscuţi în prezent sunt biodieselul (obţinut din plante

oleaginoase precum rapiţa şi floarea soarelui) şi bioetanolul (obţinut din zahăr şi

amidon, respectiv din recoltele de sfeclă şi cereale). Aceşti doi combustibili de transport

lichizi au capacitatea de a înlocui, în mare măsură, motorina şi benzina. Aceştia pot fi

utilizaţi pentru motoarele maşinilor moderne (nemodificaţi pentru amestecurile joase sau

cu modificări minore pentru amestecurile înalte) şi distribuiţi prin intermediul

infrastructurilor existente. Cercetarea este pe cale să descopere tehnici de producţie

„de a doua generaţie” care pot produce biocombustibili din materiale lemnoase, din

ierburi şi unele tipuri de deşeuri.

În România, pe piaţa abia descoperită a carburanţilor din uleiuri vegetale,

“biodieselul” este încă incredibil de ieftin, nefiind accizat. În timp ce giganţii petrolieri

pregătesc investiţii în fabrici de producere a motorinei vegetale, micii producători profită

deja de materia primă excedentară.

Un litru de biodiesel se vinde pe piaţă cu 2,6-3 lei, adică este mai ieftin şi decât

uleiul comestibil, nu numai faţă de motorina clasică.

METODA: Biodieselul se formează ca urmare a unei reacţii chimice numită transesterificare,

ceea ce înseamnă că glicerolul din ulei e substituit de alcool în prezenţa unui

catalizator.

Cu ajutorul metodei se produce un biodiesel de calitate. Succesul însă depinde de

utilizarea corespunzătoare a kitului de biodiesel, cunoştinţe acumulate şi nu în ultimul

rând de îndemânare.

2. Caracteristicile produsului finit

În majoritatea ţărilor se caută metode de înlocuire a combustibililor clasici (fosili) cu combustibili

regenerabili, principalul fiind biodieselul. Pentru industria din România producţia de biodiesel constituie

un element de noutate.

Cel mai cunoscut şi utilizat combustibil neconvenţional durabil este biodieselul.

Biodieselul se fabrică din grăsimi vegetale sau animale, extrase direct sau recuperate, reciclate,

pe baza reacţiei de esterificare cu metanol. Materia primă folosită la fabricarea biodieselului trebuie

să răspundă cerinţelor minimale exprimate în standardul EN 14214, conform celor prezentate în

tabelul.1.

Tabelul 1. Proprietăţile principalelor materii prime

DENUMIRE CERINŢĂ VALOARE DUPĂ EN 14214

Trigliceride 99,1-99,4%

Conţinutul de fosfor Maxim 20 mg/Kg

Acizi graşi liberi(FFA) Maxim 1,5%

Nesaponificabile Maxim 2%

Polimerii Maxim 2%

Reziduuri Maxim 0,1%

Conţinutul de apă Maxim 0,1%

Numărul iodin (g/100g) Maxim 120

Solide (particule mărime <20 microni) 25-35 mg/kg

Număr peroxid 1

Biodieselul este utilizat datorită următoarelor raţiuni:

- poate fi utilizat pentru orice motor diesel, fără modificarea acestuia; - poate fi stocat oriunde, similar

motorinei din petrol;

- reduce emisiile de dioxid de carbon, cauza principală a efectului de seră, cu aproape 100%;

- poate fi folosit singur sau în orice amestec cu combustibilul de tip motorină din petrol; - creşte durata

de utilizare a motoarelor, datorită faptului că este un lubrifiant mai bun decât motorina;

- scade considerabil celelalte emisii poluante;

- este biodegradabil şi netoxic, este sigur de transportat şi nu este considerat un material cu risc crescut;

- oferă independenţă faţă de creşterea preţului materiilor prime petroliere de pe piaţă;

- convine, corespunde introducerii măsurilor politice şi directivelor aparţinând diferitelor organisme,

guverne şi instituţii;

- are un impact ecologic care satisface îmbucurător directivele Protocolului de la Kyoto

2.1 Caracteristici ale materiilor prime si auxliare pentru producerea biodieselului

Uleiurile si grasimile

Tipurile de uleiuri şi grăsimi folosite ca materie primă în producţia de biodiesel

este o alegere în care trebuie luate în calcul, atât procesul chimic, cât şi partea

economică. Privitor la procesul chimic cea mai mare diferenţă între diferitele materiale

ce pot fi folosite o constă cantitatea de acizi liberi asociaţi cu trigliceridele. Celelalte

componente ( care contaminează materia primă ),ce dau culoarea şi mirosul specific,

pot reduce considerabil valoare produsului finit, datorită faptului că produsul nu poate fi

utilizat datorită mirosului sau culorii persistente.

Cele mai multe uleiuri vegetale conţin un procent mic de acizi graşi liberi, alături

de fosfolipide. Fosfolipidele sunt îndepărtate în procesul de « degumare », iar acizii

graşi liberi în procesul de “rafinare”, astfel uleiul poate fi cumpărat ca normal, degumat

sau rafinat. Această alegere influenţând tipul producţiei care va fi necesară ulterior.

Resturile animale şi grăsimea reciclată (grăsime galbenă) au un procent mult mai

ridicat de acizi graşi liberi. Grăsimea este limitată la un procentaj de 15% acizi graşi

liberi şi este folosită pentru mâncarea animalelor. Aceste grăsimi pot proveni şi din

industria de preparare a cărnii (pui, găini) şi conţine un procentaj de 50-100% acizi graşi

liberi. Momentan nu există o piaţă pentru aceste grăsimi şi majoritatea sunt considerate

reziduuri.

Considerând aceste lucruri, opţiunile pentru alegerea materiei prime sunt destul de

multe. Printre uleiurile vegetale se pot utiliza : uleiul de soia, uleiul de rapiţă, iar in unele

zone : uleiul de palmier. Grăsimile animale considerate reziduuri şi care pot fi folosite

sunt : grăsimea de bovine, grăsimea de găină şi chiar cea de peşte, sau o combinaţie

dintre acestea.

Uleiul rezidual de la folosirea în casă, sau poate fi colectat gratis din majoritatea

restaurantelor. Se mai poate folosii grăsime arsă, ulei de peşte, grăsime animală sau alte

tipuri de ulei. O altă metodă este cultivarea de rapiţă în vederea producerii uleiului de

rapiţă. Mulţi fermieri folosesc biodieselul în tractoare, alte utilaje agricole sau diverse

agregate pentru producerea energiei electrice.

Este avantajoasă producerea de biodiesel cu ajutorul uleiurilor şi grăsimilor

reziduale, deoarece implică costuri de producţie reduse. Deşi biodieselul poate deriva din

uleiuri şi grăsimi, cel mai frecvent folosit este uleiul ars. Restaurantele plătesc pentru

înlăturarea uleiurilor, deci este simplu pentru a colecta ulei de la restaurant. Cel mai

convenabil mod de-a colecta este în recipientul original de plastic. Furnizorul poate

reumple recipientele cu ulei rezidual, şi să existe siguranţa ca nu e poluat cu apă sau alţi

factori.

Tabelul 1. BILANŢUL ENERGETIC AL PRODUCERII BIOCOMBUSTIBILILOR PE BAZĂ DE ULEI DE

RAPIŢĂ ÎN ROMÂNIA

Nivel productiv Ulei de rapiţă Ulei de rapiţă transesterificat

PRODUCŢIA AGRICOLĂ

-Producţia agricolă 3,2t/ha 3,2t/ha 3,2t/ha 3,2t/ha

-producţia de energie 76000MJ/ha 76000MJ/ha 76000MJ/ha 76000MJ/ha

-consum energetic 17460 MJ/ha 17460 MJ/ha 17460 MJ/ha 17460 MJ/ha

-input/output 1:4,3 1:4,3 1:4,3 1:4,3

-câştig energetic 330% 330% 330% 330%

EXTRACŢIA DE ULEI PRESARE LA RECE PRESARE ŞI EXTRACŢIE

-consum energetic 900 MJ/ha 900 MJ/ha - -

ULEI DE RAPIŢĂ

TURTE DE RAPIŢĂ

ULEI DE RAPIŢĂ ŞROT DE RAPIŢĂ

-producţia 1,02t/ha 2,1t/ha 1,22t/ha 1,9t/ha

-producţia energetică 37700MJ/ha 38400MJ/ha 45100MJ/ha 31000MJ/ha

-consumul energetic total 9100MJ/ha 9260MJ/ha 13550MJ/ha 9310MJ/ha

-input/output 1:4,4 1:4,1 1:3,3 1:3,3

câştig energetic 310% 310% 230% 230%

TRANSESTERIFICARE

-consum energetic - - 7630MJ/ha 7630MJ/ha

- BIOCOMBUSTIBIL

GLICEROL

-producţia - - 1,21t/ha 0,112MJ/ha

-producţia energetică - - 44890t/ha 1900MJ/ha

-consumul energetic total - - 20310t/ha 870MJ/ha

-input/output - - 1:2,55 1:2,55

3. Procedee de producere a Biodieselului

3.1 Procedee discontinue

Cea mai simpla metoda pentru producerea biodieselului este procedeul discontinuu ( pe sarje) folosind un bioreactor cu amestecatore mecanica. Ratiile molare întâlnite variaza de la 4 :1

la 20 :1, cea mai folosita fiind cea de 6 :1. reactorul poate fi închis sau echipat cu un condensator de reflux. Hidroxidul de sodiu este încarcat în cantitati de 0,3-1,5% raportate la cantitatea de ulei.

Cu toate ca la începutul reactiei este necesara o amestecare puternica pentru a aduce în contact uleiul, catalizatorul si alcoolul. La sfârsitul reactiei, o amestecare mai usoara mareste randamentul reactiei, datorita separarii glicerolului. Randamentele sunt de 85-95%.

Unele linii de productie sunt construite în doua etape, cu eliminarea glicerolului care actioneaza ca inhibitor al reactiei si astfel reactia poate decurge cu randamente de peste 95%. Randamentul se poate mari si prin marirea temperaturii si a cantitatii de alcool adaugate. Timpul de reactie este variabil de la 20 minute la 60 minute sau chiar mai mult .

Primul este adaugat uleiul, dupa care catalizatorul si metanolul. Amestecul este agitat în timpul reactiei, dupa care agitarea înceteaza. La unele procese, amestecul este lasat sa se separe, pentru a realiza o separare initiala a esterilor si glicerolului. În alte procese amestecul este pompat întrun vas de separare sau separat cu ajutorul unei centrifuge.

Alcoolul este eliminat din sistem cu ajutorul unui evaporator. Esterii sunt neutralizati utilizând apa încalzita si putin acida pentru a elimina reziduul de metanol si sarurile, dupa care sunt uscati. Biodieselul final este transferat în tancuri de depozitare.

Glicerolul este neutralizat si spalat cu apa, dupa care este transmis sectiunii de distilare (rafinare).

În figura. se prezinta diagrama fluxului tehnologic pentru obtinerea biodieselului.

. Diagrama fluxului tehnologic de obtinere a biodiseluluiPentru grasimea provenita de la animale, sistemul este modificat partial pentru adaugarea

în fluxul de productie a unui vas de esterificare cu acid si un vas pentru depozitarea acidului. Materia prima trebuie uneori uscata, pâna la 0,4% apa si filtrata înaintea introducerii în vasul de esterificare. Acidul sulfuric si metanolul este adaugat si sistemul este agitat. Temperaturile folosite sunt aceleasi ca la esterificare si sistemul este uneori este presurizat, reactia are loc fara producerea de glicerol. Daca este folosit un sistem în doua etape, amestecarea este oprita si faza

de metanol este separata si eliminata, dupa care se adauga metanol si acid sulfuric proaspat si amestecarea este reînceputa.

Bioreactor cu amestecare mecanica

Alcătuire :- recipient cilindric (virolă) din OL, inox sau sticlă cu fund şi capac ellipsoidal- agitator simplu sau multiplu-şicane- manta-serpentină interioară-barbotoare de aer (bioreactoarele aerobe)

3.2 Procedee continue

Procedeul continuu este o variatie a procesului pe sarje si foloseste mai multe reactoare cu amestecator în serie. Aceste reactoare pot avea volume diferite pentru a permite o mentinere mai îndelungata a amestecului si, deci un timp de reactie mai mare. Randamentul reactiei în primul reactor este de obicei destul de mare, iar în cel de-al doilea reactia este foarte rapida, cu transformare de peste 98%.

Un element esential în dimensionare bioreactoarelor continue cu amestecare este fluxul de materie prima, care va trebui sa mentina o concentratie (compozitie) relativ constanta în interiorul acestuia, acest lucru duce la o amestecare a glicerolului în faza de esteri si induce un timp de separare mai îndelungat.

Exista mai multe procedee ce utilizeaza amestecarea intensa cu ajutorul pompelor sau amestecatoarelor fixe pentru a initia reactia de esterificare. Tipul de reactor folosit este unul tubular, ceea ce duce la un flux continuu prin acesta, iar pe directia axiala amestecarea este aproape inexistenta.

Rezultatul este un sistem continuu care are nevoie de timpuri relativ mici pentru realizarea reactiei : 6-10 minute. Reactorul tubular poate fi construit în etape, pentru a permite decantarea glicerolului. Acest tip de reactor opereaza la temperaturi si presiuni ridicate pentru a mari randamentul reactiei. Un astfel de sistem este prezentat în figura urmatoare:

4. Obtinerea biodieselului

Biodieselul se formeaza ca urmare a unei reactii chimice numita transesterificare, ceea ce înseamna ca glicerolul din ulei e substituit de alcool în prezenta unui catalizator. Cu ajutorul metodei se produce un biodiesel de calitate. Succesul însa depinde de utilizarea corespunzatoare a kitului de biodiesel, cunostinte acumulate si nu în ultimul rând de îndemânare.

Compozitia chimica În functie de soi si conditiile de vegetatie, compozitia chimica a semintelor, se caracterizeaza printr-un continut de:

33-49% grasimi; 19-20% proteina bruta; 17-18% extractive neazotate. La soiurile cultivate în tara noastra continutul de ulei în seminte este de 44,5-45,8%. În general continutul de ulei la semintele de rapita sunt cuprinse între 43-48%. In uleiul de rapita se vor regasi aceste grasimi sub forma de trigliceride ale acizilor grasi. Aceste trigliceride sunt folosite si transformate în reactia de transesterificare prin care se obtine biodieselul. Cultivarea rapitei cu scopul de a obtine combustibil biodiesel poate ajuta economiatarii. În figura urmatoare se prezinta drumul parcurs de semintele de rapita din momentul în care au fost recoltate si pâna ajung sa fie transformate în combustibil biodiesel.

Biodieselul se fabrică din grăsimi vegetale sau animale, extrase direct sau recuperate, reciclate, pe baza reacţiei de esterificare cu metanol (schema tehnologică generală din figura:

Pentru a obtine un produs final valoros,uleiul vegetal trebuie să fie de puritate mare . În cazul biodieselului, materia primă cea mai utilizată este reprezentată de ulei vegetal si

grăsime animală. Există o mare diversitate de specii de plante (peste 50) care pot fi utilizate ca materii prime, potrivite pentru producerea de biodiesel. Acestea contin cantităti mari si valoroase de uleiuri extractibile. Principalele plante folosite pentru producerea de biocombustibil sunt: soia, rapita (canola), seminte de floarea soarelui, fructe sau miez de palmier, nucă de cocos etc .

In reactia de transesterificare de mai sus se pot utiliza o mare varietate de catalizatori cum ar fi: catalizatori acizi, enzime, saruri metalice sau catalizatori alcalini. Se prefera catalizatorii alcalini ca hidroxizii de sodiu sau de potasiu sau alcoxizi, datorita faptului ca sunt eficienti, se separa usor din produsul de reactie si sunt compatibili cu sistemele tehnologice conventionale.

Glicerina bruta rezultata din procesul de tranesterificare se poate acidula, degresa si usca partial sau complet. Calitatea glicerinei se poate îmbunatati prin distilare cu vapori, distilare la vid, decolorare pe carbune etc. Procedeele sunt însa costisitoare si energofage (din apele glicerinoase se elimina apa prin fierbere). Producerea de glicerina la fabricarea biodieselului a dezechilibrat deja piata de glicerol datorita excedentului introdus pe piata. Sunt necesare noi utilizari pentru glicerina pentru a limitat efectele dezechilibrului produs pe piata datorita producerii de biodiesel.

Cercetarile privind obtinerea combustibilului biodiesel s-au axat în principal pe transesterificare grasimilor cu metanol, utilizarea etanolului pentru producerea de biodiesel prin tranesterificare fiind putin studiata.

Metanolul (de obicei, produs de sinteză din gaze naturale) reactionează cu ulei/grăsime animală si conduce la obtinerea de mono-alchil esteri (combustibil biodiesel) si glicerină. Biodieselului produs (monoalchil ester) trebuie să fie supus unei serii de procese de purificare înainte de a fi livrat de la linia tehnologică . Există o serie de optiuni tehnologice (proceduri) pentru obtinerea de biodiesel: metoda catalitică, metoda continuă,metoda cu catalizator acid, metoda necatalitică .

Produsul biodiesel care rezultă din procesele tehnologice trebuie să fie evaluate în vederea acordării conformitătii, respective certificarea pentru puritate si cerintele internationale de calitate.

În functie de natura materiei prime, puritatea materiei prime si de tipul de esterificare practicat în proces, continutul de energie al biodieselului variază între 88% - 99% din continutul de energie de motorină. Este folosit ca biocombustibil pur sau amestecat cu diesel fosil, in proportie de 5 - 20%

Produsii secundari rezultati de la fabricarea biodieselului sunt, de obicei, glicerină, acizi grasi, îngrăsăminte si făină din seminte de oleaginoase.

Schema de principiu a producerii biodieselului

Biodieselul este utilizat datorită următoarelor raţiuni: - poate fi utilizat pentru orice motor diesel, fără modificarea acestuia; - poate fi stocat oriunde, similar motorinei din petrol; - reduce emisiile de dioxid de carbon, cauza principală a efectului de seră, cu aproape

100%;- poate fi folosit singur sau în orice amestec cu combustibilul de tip motorină din petrol; - creşte durata de utilizare a motoarelor, datorită faptului că este un lubrifiant mai bun

decât motorina; - scade considerabil celelalte emisii poluante; - este biodegradabil şi netoxic, este sigur de transportat şi nu este considerat un material cu risc crescut; - oferă independenţă faţă de creşterea preţului materiilor prime petroliere de pe piaţă; - convine, corespunde introducerii măsurilor politice şi directivelor aparţinând diferitelor organisme, guverne şi instituţii; - are un impact ecologic care satisface îmbucurător directivele Protocolului de la Kyoto.

Cele mai moderne tehnologii de fabricare a biodieselului presupun utilizarea unor instalaţii complexe, de tip modular, pregătite la o pornire imediată pentru a produce în orice fel de condiţii, cu capacităţi până la 8000 t/an.

Astfel de instalaţii şi tehnologii prin descentralizare reduc costurile produsului final.

Pentru obţinerea biocombustibililor, în special a biodisel-ului, mai pot fi folosite şianumite specii de alge marine.

Cel mai mare avantaj al algelor este că se poate obţine de 30 de ori mai multbiodiesel pe hectar decât din porumb sau soia. Datorită faptului că algele cresc în apă sărată,cea mai abundentă substanţă pe Pământ, algele marine pot deveni o alternativă lapetrol.

Speciile de alge alese pentru obţinerea biodiesel-ului sunt cele capabile să sintetizezecantităţi mari de lipide (substanţe grase), pentru că din aceste substanţe se poate obţine,printr-un proces chimic – transesterificare-, preţiosul combustibil.

O astfel de specie este Bothryococcus braunii, care, în mod special este „predispusăla îngrăşare“, şi a fost deja cultivate experimental într-o zonă deşertică. Poziţiataxonomică a acestei alge a fost schimbătoare. Prezenţa resturilor pereţilorcelulari în masa gelatinoasă a coloniei, structura celulară şi a pereţilor celulari,prezenţa pirenoidului şi a amidonului justifică situarea lui în Încrengătura Chlorophyta.

Formează colonii mari, de culoare verde, care adesea par diseminate în formă de granule, pe suprafaţa apei. Porţiunile de tal, ca nişte ciorchine, sunt unite prin nişte benzi gelatinoase, asemănătoare unor pâlnii sau cornete radiare, de centrul coloniei.

Celulele sunt condensate la periferie, astfel că interiorul coloniei pare omogen. Produsele de asimilaţie sunt amidonul şi uleiul. Fiind mai uşoare decât apa, coloniile plutesc la suprafaţă şi adesea formează „înfloriri”.

Algele verzi produc, în urma procesului de fotosinteză, substanţe lipidice – uleiuri vegetale. Aceste uleiuri pot fi folosite la obţinerea de combustibil biodiesel, pentru alimentarea oricărui motor diesel.

Avantajele utilizării algelor în defavoarea plantelor terestre sunt:• necesităţile lor vitale sunt mai mici şi mai uşor de satisfăcut• nu au nevoie decât de apă, de soare şi de dioxid de carbon, iar acestea sunt mai uşor de

procurat; absorbind dioxid de carbon, algele pot contribui la reducerea concentraţieide CO2 în aer, deoarece ele elimină aceeaşi cantitate pe care au absorbit-o în timpul

creşterii

• nu au nevoie nici de lucrări agricole complicate şi costisitoare, nici de suprafeţe foarte mari de teren arabil, care în unele zone este puţin şi trebuie folosit la maximum pentru cultivarea lantelor comestibile

• algele pot creşte în bazine sau chiar în saci de plastic, iar aceste recipiente ar putea fi instalate şi în locuri unde cultivarea unor plante terestre nu ar da rezultate

• spre deosebire de recolta terestră, cea acvatică depinde mult mai puţin de condiţiile climatice, iar randamentul e mai mare. Celulele algale, avâd o suprafaţă mare în raport cu volumul, absorb rapid nutrienţii şi, astfel, cresc şi se înmulţesc rapid

• elimină o cantitate mică de dioxid de carbon, aceasta fiind egală cu cantitatea absorbită în perioada creşterii

• sunt biodegradabile, deci nu afectează mediul înconjurător, chiar putând fi utilizate în hrănirea animalelor.

Procesul de transformare a algelor în biocomustibili este redat în fig.

- Algele verzi produc, în urma procesului de fotosinteză, substanţe lipidice – uleiuri vegetale. Aceste uleiuri pot fi folosite la obţinerea de combustibil biodiesel, pentru alimentarea oricărui motor diesel- Avantajele utilizării algelor în defavoarea plantelor terestre sunt: necesitatile lor vitale sunt mai mici si mai usor de satisfacut, n-au nevoie decat de apa, de soare si de dioxid de carbon, iar acestea sunt mai usor de procurat, nu au nevoie nici de lucrari agricole complicate si costisitoare,nici de suprafete foarte mari de teren arabil, care in unele zone este putin si trebuie folosit la maximum pentru cultivarea plantelor comestibile.

Algele pot creste in bazine sau chiar in saci de plastic, iar aceste recipientear putea fi instalate si in locuri unde cultivarea unor plante terestre n-ar da rezultate

- Un avantaj utilizării biocombustibililor produşi în urma proceselor de transformare a algelormarine este acela că elimină o cantitate mică de dioxid de carbon, aceasta fiind egală cu cantitatea absorbită în perioada creşterii.Un alt avantaj major este acela că sunt biodegradabile, astfel că nu afectează mediul înconjurător, din contră, chiar putând fi utilizate în hrănireaanimalelor

4.1 Schema tehnologică a instalaţiei de obţinere a biodieselului din ulei de rapiţă

5. Emisii specifice rezultate la utilizarea Biodieselului

Dioxid de carbon (CO2): fiecare tona de carburant Diesel fosil emite aproximativ 2,8 tone de CO2 în atmosfera. Continutul specific de carbon la o tona de biodiesel este usor mai scazut, de aproximativ 2.4 tone de CO2. Se poate crede ca acest CO2 va fi recaptat si refolosit de noua cultura de rapita refacând ciclul carbonului în natura. De aceea emisiile de la combustibilul Biodiesel pot fi considerate ca fiind nule.

Oxizii de sulf (SOx): în prezent combustibil Diesel conventional contine în medie 350 ppm sulf. Când combustibilul Diesel este ars, sulful este eliberat în atmosfera sub forma de oxizi de sulf, contribuind la formarea ploilor acide. Combustibilul Biodiesel nu contine aproape deloc sulf (0-0.0024 ppm).

Oxizii de azot (NOx): emisiile de NOx de la combustibilii Biodiesel pot creste sau descreste fata de combustibilii fosili, dependent de tipul motorului si de procedurile de testare. Emisiile de NOx de la Biodieselul pur cresc cu aproximativ 6% fata de combustibilii Diesel fosili. În orice caz, lipsa componentilor cu sulf din combustibilul Biodiesel permite folosirea tehnologiilor de controlare a emisiilor de NOx, tehnologii care nu pot fi folosite la combustibilii fosili. Deci, atunci când este folosit combustibil Biodiesel pur emisiile de NOx pot fi eliminate.

Monoxidul de carbon (CO): Biodieselul contine compusi oxigenati, care îmbunatatesc procesul de combustie si diminueaza emisia de CO cu pâna la 20%.

Particulele materiale (PM): Inspirarea de particule materiale s-a dovedit a fi o problema foarte serioasa pentru sanatatea umana. Evacuarea emisiilor de particule materiale de la combustibilii Biodiesel este mult mai scazuta (peste 40%) fata de emisiile totale de la combustibilii Diesel fosili.

Biodegradabilitatea: Combustibilii Diesel fosili se degradeaza în proportie de numai50% în primele 21 de zile dupa evacuare, în timp ce biodieselul este În proportie de 98% inofensiv dupa aceeasi perioada. Utilizarea unui combustibil pur reduce riscurile de cancer pâna la 94%, iar folosirea unui amestec cu 20% Biodiesel reduce riscul de cancer cu 27%.

Biodiselul poate fi folosit ca atare sau în amestec cu motorina, amestecurile dintre biodiesel si motorina fiind notate în felul urmator: pentru un amestec de 20% biodiesel cu 80% motorina el se numeste B20. se mai utilizeaza amestecuri B50, B70 etc., în functie de ce cantitate de biodiesel folosim în amestec. Cu B100 se noteaza biodieselul pur.

Noxa emisă în gazele de eşapament

Emisiile de noxe, %

Motorinăpetrolieră

Amestec20%biodiesel-80%motorină(B20)

100% biodiesel(B100)

Monoxid de carbon 100 -12.6 -43.2

Hidrocarburi nearse 100 -11 -56.3

Particule în suspensie 100 -18 -55.4

Oxizi de azot 100 1.2 5.8

Toxine în aer 100 -12…-20 -60…-90

Efecte mutagenice 100 -20 -80…-90

Oxizi de sulf 100 -20 -100 (lipsa)

Sulfaţi 100 -20 -100 (lipsa)

Compararea emisiilor provenite de la Biodieselul pur cu emisiile provenite de la un amestec de Biodiesel cu motorina si motorina

Utilizarea biodieselului ca si combustibil de transport are o serie de avantaje ,desi o problemă serioasă în utilizarea biocarburantilor la scară largă este costul de productie. Un motiv este costul prohibitiv de scump al majoritătii materiilor prime din care uleiul este extras.

Cealălalt este utilizarea celor mai recente si mai moderne tehnologii în procesele de productie. Acesta este motivul pentru care se desfăsoară o intensă muncă de cercetare pentru a găsi solutii mai putin costisitoare tehnologice pentru producerea de biocombustibil cu aceeasi eficientă. Astfel, este nevoie să caute noi modalităti de aface productia de combustibil biodiesel mai atractivă punct de vedere economic.

În ciuda constrângerilor de ordin financiar, în ultimii ani, autoritătile nationale si tot mai multr de tări au promovat productia de biodiesel la scară industrială .

Un aspect important de producere a biodieselului este reprezentat de posibilitătile de crestere a venitului populatiei rurale din zonele marginale, în special. În zonele rurale, unde rata somajului este o problemă importantă si posibilităŃile de utilizare a terenurilor marginale pentru cultura de materii prime destinate productiei de biocombustibili există, aceasta poate fi o optiunevaloroasă social.

Emisiile de sulf (SO si sulfati) sunt eliminate.Ozonul format din biodiesel si hidrocarburi este cu aproximativ 50% mai redus decât din

combustibili fosili.Hidrocarburile nearse, CO si PM se reduc atunci când se foloseste biodiesel CO (gaz toxic) sub formă de emisii, este cu aproximativ 48 % mai redus decâtîn cazul

dieselului. Particulele Materiale din biodiesel sunt cu aproximativ 47 % mai scăzute în

comparaŃie cu cele provenite de la combustibilul tradiŃional (diesel).Hidrocarburile (un factor care contribuie la localizarea formării smogului si ozonului)

sunt în medie cu 67 % mai scăzute pentru biodiesel.Emisiile de NOx rezultate de la biodiesel cresc sau scad în funcŃie de natura motorului si de rrocesul de funcŃionare a acestuia. Biodieselul reduce riscurile associate cu dieselul provenit din petrol, pentru sănătate. Niveluri mai scăzute de PAH si nPAH (substante cancerigene), au fost identificate în cazul utilizării biodieselului. Producerea biocombustibililor implica un lant întreg, care porneste cu fermierul are cultiva planta energetica si sfârseste la pompa de combustibil.

6. Avantaje si dezavantaje producere biodiesel

Avantaje :

Piata -ofera o piata pentru productia suplimentara de uleiuri vegetale si grasimi animale. Reduce dependenta de petrol -reduce dependenta unei tari de importul petrolului. Poate

avea un impact surprinzator asupra mentinerii stabile a preturilor la combustibil, desi biodieselul poate inlocui doar anumite cote din nevoile de petrol.

Biodieselul reduce emisiile -atunci cand biodieselul inlocuieste petrolul, acesta reduce emisiile de gaze ale incalzirii globale, cum este dioxidul de carbon (CO2). Atunci cand cresc plantele, precum soia, acestea iau CO2 din aer pentru a face tulpina, radacina, frunze si seminte (de soia). Dupa ce uleiul a fost extras din soia, acesta este convertit in biodiesel si cand este ars se produce CO2 si alte emisii, care se intorc in atmosfera. Acest ciclu nu se adauga la concentratia neta de CO2 din aer, deoarece urmatoarea cultura de soia va reutiliza CO2 pentru a creste.

Proprietati de lubrifiere -biodieselul are proproietati excelente de lubrifiere. Chiar si adaugat combustibilului diesel obisnuit in cantitate de 1-2%, poate converti combustibilul cu proprietati modeste de lubrifiere, cum este combustibilul diesel modern cu continut de sulf ultra scazut, in combustibil acceptabil.

Biodieselul si sanatatea umana - unele emisii de PM si HC din arderea combustibilului diesel sunt toxice sau sunt suspectate a fi cauza cancerului si altor boli care ameninta viata. Prin utilizarea B100 se poate elimina aproape 90% din aceste “toxine”. B20 reduce toxinele din aer cu 20% pana la 40%.

Dezavantaje :

Din pacate, majoritatea testelor efectuate asupra emisiilor din biodiesel au aratat o usoara crestere a oxizilor de azot (NOx). Aceasta crestere a NOx poate fi eliminata printr-o usoara reglare a duratei injectiei la motor, desi cu evidentierea unei reduceri a macro particulelor.

Biodieselul este in prezent prea scump pentru a concura direct cu combustibilul diesel, cu exceptia acelor cazuri unde avantajele de mediu sau altele justifica costul suplimentar. In Europa, biodieselul a fost considerabil sustinut de faptul ca nu este taxat ca si combustibilii pe baza de petrol.

Biodieselul contine cu 8% mai putina energie per galon fata de dieselul tipic: 12,5% mai putina energie per pound. Diferenta dintre aceste doua masuratori este cauzata de faptul ca biodieselul este usor mai dens decat combustibilul diesel, deci intr-un galon de combustibil intra mai multi pounds.

Proprietatile de curgere in perioada de frig sunt mai putin favorabile, comparativ cu dieselul. Proprietatile de curgere la rece, ale biodieselului cat si ale dieselului fosil,

sunt extrem de importante. Spre deosebire de benzina, dieselul fosil si biodieselul pot incepe sa inghete sau sa gelifieze, pe masura ce temperatura devine mai rece. Daca combustibilul incepe sa gelifieze, acesta poate bloca filtrele sau eventual poate deveni suficient de gros incat sa nu poata fi nici macar pompat de la rezervorul de combustibil la motor.

7.

Bibliografie

Amarfi, R., Examene: Operaţii unitare în industria alimentară, Ed. Pax Aura

Mundi,Galaţi;

Bibire, L., Operaţii şi aparate , Ed. Tehnica Info, Chişinău, 2004;

Banu, C., Manualul inginerului de industrie alimentară, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1978;

www.wikipedia.ro