Biodiesel

Ônibus partem de biodiesel

Modelo de linoleato de metilo, ou éster metílico de ácido linoléico de enchimento de espaço, um éster metílico comum produzido a partir de soja ou óleo de canola e metanol

Modelo de preenchimento de espaço do estearato de etilo, ou éster etílico do ácido esteárico, um éster etílico produzido a partir de soja ou óleo de canola e etanol

Biodiesel refere-se a um vegetal ou animal petróleo base de gordura- combustível para motores diesel que consiste de cadeia longa de alquilo ( metilo, propilo ou etil) ésteres. O biodiesel é tipicamente feito reagir quimicamente por lípidos (por exemplo, óleo vegetal, gordura animal ( sebo)) com um álcool produzindo ésteres de ácidos gordos.

O biodiesel é destinado a ser utilizado em motores diesel padrão e é, portanto, diferente dos resíduos vegetais e óleos usados como combustível para motores diesel convertidos. O biodiesel pode ser usado sozinho, ou em mistura com diesel de petróleo. O biodiesel pode também ser usado como uma alternativa de baixo carbono para óleo de aquecimento.

O National Biodiesel Board (EUA) também tem uma definição técnica de "biodiesel", tal como um éster de mono-alquilo.

Blends

Amostra de Biodiesel

Misturas de biodiesel e diesel convencional base de hidrocarboneto são os produtos mais vulgarmente distribuídos para uso no mercado a retalho de combustível diesel. Grande parte do mundo usa um sistema conhecido como o fator de "B" para indicar a quantidade de biodiesel em qualquer mistura de combustível:

• 100% de biodiesel é referido como B100, enquanto
• 20% de biodiesel, 80% petrodiesel é rotulado B20
• B5 5% de biodiesel, diesel de petróleo de 95% é marcado
• 2% de biodiesel, diesel de petróleo de 98% é marcado B2.

Misturas de 20% de biodiesel e menor pode ser usado em equipamentos diesel sem ou com apenas pequenas modificações, embora alguns fabricantes não se estendem a cobertura da garantia, se o equipamento for danificado por estas misturas. O B6 B20-se a misturas são abrangidas pela Especificação ASTM D7467. O biodiesel pode também ser utilizado na sua forma pura (B100), mas podem requerer algumas modificações do motor para evitar problemas de manutenção e de desempenho. Misturando B100 com diesel de petróleo pode ser realizada por:

• Mistura em tanques no ponto de fabricação antes da entrega ao caminhão-tanque
• Respingo mistura no caminhão-tanque (adicionando percentagens específicas de biodiesel e diesel de petróleo)
• In-line de mistura, dois componentes chegam ao caminhão-tanque simultaneamente.
• Bomba de mistura, o diesel de petróleo e biodiesel metros com taxímetro estão definidas para volume total X, bomba de transferência puxa a partir de dois pontos e é mix completo ao sair da bomba.

Aplicações

O biodiesel pode ser utilizado na forma pura (B100), ou podem ser misturados com diesel de petróleo, em qualquer concentração na maioria dos motores diesel da bomba de injecção. Nova alta pressão extrema (29.000 psi) motores common rail têm estritos limites da fábrica de B20 ou B5, dependendo do fabricante. Biodiesel tem diferentes solventes propriedades do que petrodiesel, e irá degradar naturais borracha gaxetas e mangueiras em veículos (principalmente veículos fabricados antes de 1992), embora estes tendem a se desgastar naturalmente e muito provavelmente já terá sido substituído por FKM, que é não reactivo ao biodiesel. Biodiesel tem sido conhecida a quebrar depósitos de resíduo nas linhas de combustível onde petrodiesel tem sido usado. Como resultado, filtros de combustível pode ficar entupido com partículas se uma rápida transição para o biodiesel puro é feita. Portanto, recomenda-se a alterar os filtros de combustível em motores e aquecedores logo após a primeira comutação para uma mistura de biodiesel.

Distribuição

Uma vez que a passagem da Policy Act de 2005 de energia, uso de biodiesel tem vindo a aumentar nos Estados Unidos. No Reino Unido, o Transportes Obrigação de Combustível Renovável obriga os fornecedores a incluir 5% de combustíveis renováveis em todos os combustíveis para transportes vendidos no Reino Unido até 2010. Para o gasóleo rodoviário, isto significa efetivamente 5% de biodiesel (B5).

Uso veicular e fabricante aceitação

Em 2005, Chrysler (então parte da DaimlerChrysler) divulgou o diesel Jeep Liberty CRD da fábrica para o mercado americano, com 5% de misturas de biodiesel, indicando pelo menos aceitação parcial de biodiesel como aditivo de combustível diesel aceitável. Em 2007, a DaimlerChrysler manifestou a intenção de aumentar a cobertura da garantia para 20% misturas de biodiesel se a qualidade de biocombustíveis nos Estados Unidos pode ser padronizado.

O Volkswagen Group lançou uma declaração indicando que vários de seus veículos são compatíveis com B5 e B100 feita a partir de óleo de colza e compatível com o EN 14214 padrão. O uso do tipo de biodiesel especificado nos seus automóveis não irá anular qualquer garantia.

O Mercedes-Benz não permite combustíveis para motores diesel contendo mais de 5% de biodiesel (B5) devido a preocupações com "deficiências de produção". Quaisquer danos causados pelo uso de tais combustíveis não aprovados não serão cobertos pela garantia Mercedes-Benz Limited.

A partir de 2004, a cidade de Halifax, Nova Escócia decidiu atualizar seu sistema de ônibus para permitir que a frota de ônibus da cidade para executar inteiramente em um biodiesel à base de óleo de peixe. Isso fez com que a cidade alguns problemas mecânicos iniciais, mas depois de vários anos de refino, toda a frota tinha sido convertido com êxito.

Em 2007, McDonalds do Reino Unido anunciou que iria começar a produzir biodiesel a partir do óleo de resíduos subproduto de seus restaurantes. Este combustível seria usado para executar sua frota.

Uso Railway

Britânico empresa que opera trem Virgin Trains alegou ter executado primeiro "trem biodiesel" do Reino Unido, que foi convertido para funcionar com 80% petrodiesel e 20% de biodiesel.

O trem real em 15 de Setembro de 2007 completou a sua primeira corrida sempre jornada em 100% biodiesel fornecido por combustíveis verdes Ltd. Sua Alteza Real, o Príncipe de Gales, e diretor combustíveis verdes gestão, James Hygate, foram os primeiros passageiros de um trem alimentados inteiramente por combustível biodiesel. Desde 2007, o trem real tem operado com sucesso em B100 (100% de biodiesel).

Da mesma forma, uma estatal de curto linha ferroviária em Washington oriental executou um teste de um 25% de biodiesel / 75% de petrodiesel mistura durante o verão de 2008, a compra de combustível a partir de um produtor de biodiesel localizadas ao longo da linha férrea. O trem será alimentado por biodiesel feito em parte do canola cultivada em regiões agrícolas, através do qual a linha curta é executado.

Também em 2007, Disneyland começou a circulação dos comboios parque em B98 (98% biodiesel). O programa foi interrompido em 2008 devido a problemas de armazenamento, mas em janeiro de 2009, foi anunciado que o parque seria, então, executando todos os trens em biodiesel fabricados a partir de seus próprios óleos de cozinha usados. Esta é uma mudança de circulação dos comboios de biodiesel à base de soja.

Utilização de aeronaves

Um vôo de teste foi realizada por um avião a jato Checa completamente alimentado com biodiesel. Outros vôos recentes jato usando biocombustível, no entanto, têm vindo a utilizar outros tipos de combustíveis renováveis.

Em 07 de novembro de 2011 United Airlines voou primeiro voo da aviação comercial do mundo em um microbiologicamente derivados de biocombustíveis usando Solajet ™, Combustível de aviação da Solazyme derivado de algas renováveis. O Eco-céus avião Boeing 737-800 foi alimentado com 40 por cento e 60 por cento Solajet derivado do petróleo combustível de jato. O Eco-céus comercial voo 1403 partiu do aeroporto de Houston IAH às 10:30 e aterrou no aeroporto de Chicago ORD a 13:03.

Como um óleo de aquecimento

O biodiesel pode também ser utilizado como um combustível de aquecimento em caldeiras domésticas e comerciais, uma mistura de óleo de aquecimento e de biocombustíveis , que é padronizado e tributados de forma ligeiramente diferente do que o combustível diesel utilizado para o transporte. Às vezes, é conhecido como "bioheat" (que é uma marca registrada da National Biodiesel Board [NBB] eo National Research Alliance Oilheat [NORA] em os EUA, e Combustíveis Columbia no Canadá). Aquecimento biodiesel está disponível em várias misturas. ASTM 396 reconhece misturas de até 5 por cento de biodiesel como combustível de aquecimento equivalente a petróleo puro. Misturas de níveis mais elevados de até 20% de biocombustível são usados por muitos consumidores. A investigação está em andamento para determinar se essas misturas afetar o desempenho.

Fornos mais velhos podem conter peças de borracha que seriam afetados por propriedades solventes de biodiesel, mas caso contrário pode queimar biodiesel sem qualquer conversão necessária. Cuidados devem ser tomados, no entanto, dado que vernizes deixados por petrodiesel será liberado e pode entupir filtragem de combustível Isqueiros- e substituição do filtro de linha é necessária. Outra abordagem é para começar a usar o biodiesel como uma mistura, e diminuindo a proporção de petróleo ao longo do tempo pode permitir que os vernizes para sair mais gradualmente e ser menos propensos a obstrução. Graças às suas fortes propriedades de solvente, no entanto, a fornalha é limpo para fora e geralmente se torna mais eficiente. Um trabalho de pesquisa técnica descreve pesquisa de laboratório e testes de campo do projeto usando o biodiesel puro e misturas de biodiesel como combustível para aquecimento em caldeiras a óleo. Durante a Expo Biodiesel 2006 no Reino Unido, Andrew J. Robertson apresentou sua pesquisa óleo de aquecimento biodiesel a partir de seu papel técnico e sugeriu B20 biodiesel poderia reduzir as emissões das famílias UK CO ₂ em 1,5 milhão de toneladas por ano.

Uma lei aprovada sob Governador de Massachusetts Deval Patrick requer todo o diesel aquecimento doméstico nesse estado seja de 2% de biocombustíveis até 1 de Julho de 2010, e 5% de biocombustíveis até 2013. Nova York aprovou uma lei similar.

Contexto histórico

Rudolf Diesel

Transesterificação de um óleo vegetal foi realizado tão cedo quanto 1853 por cientistas E. Duffy e J. Patrick, muitos anos antes da primeira motor diesel se tornou funcional. O modelo de Rudolf Diesel principal, um único 10 pés (3 m) cilindro de ferro com um volante em sua base, correu em seu próprio poder, pela primeira vez em Augsburg, Alemanha , em 10 de agosto de 1893 em execução em nada, mas óleo de amendoim. Em memória deste evento, 10 de agosto foi declarado " Dia Internacional Biodiesel ".

É frequentemente relatado que o motor diesel concebido para funcionar com óleo de amendoim, mas este não é o caso. Diesel afirmou em seus trabalhos publicados ", na Exposição de Paris em 1900 ( Exposition Universelle) não foi mostrado pela Companhia Otto um pequeno motor diesel, que, a pedido do francês governo correu em arachide (terra-porca ou ervilha-porca) de óleo (ver biodiesel), e trabalhou tão bem que apenas algumas pessoas estavam cientes disso. O motor foi construído para a utilização de óleo mineral, e, em seguida, foi trabalhado em óleo vegetal sem quaisquer alterações serem feitas. O Governo francês com o pensamento tempo de testar a aplicabilidade para a produção de energia do Arachide, ou terra-porca, que cresce em quantidades consideráveis em suas africanos colônias, e pode ser facilmente cultivada lá. "O próprio Diesel mais tarde realizou testes relacionados e apareceu de suporte da idéia. Em um discurso 1912 Diesel disse, "o uso de óleos vegetais para combustíveis de motor pode parecer insignificante hoje, mas tais óleos podem tornar-se, no decorrer do tempo, tão importante como o petróleo eo produtos à base de alcatrão de carvão do tempo presente ".

Apesar do uso generalizado de combustíveis para motores diesel derivado do petróleo, o interesse em óleos vegetais como combustíveis para motores de combustão interna foi relatada em vários países durante os anos 1920 e 1930 e mais tarde, durante a Segunda Guerra Mundial . Bélgica , França, Itália , o Reino Unido , Portugal , Alemanha, Brasil , Argentina , Japão e China foram relatados para ter testado e utilizado óleos vegetais como combustíveis diesel durante este tempo. Alguns problemas operacionais foram relatadas devido à elevada viscosidade dos óleos vegetais, em comparação com o combustível diesel de petróleo, o que resulta num fraco atomização do combustível no pulverizador de combustível e muitas vezes leva a depósitos de coque e dos injectores, câmara de combustão e válvulas. Tentativas para superar estes problemas incluem a aquecimento do óleo vegetal, misturando-o com o derivado do petróleo combustível diesel ou etanol, e pirólise craqueamento dos óleos.

Em 31 de Agosto de 1937, G. Chavanne, da Universidade de Bruxelas (Bélgica) foi concedida uma patente para um "Processo para a transformação de óleos vegetais para as suas utilizações como combustíveis" (fr. "Procédé de Transformação d'Huiles VEGETALES en Vue de Leur Utilização comme Carburants ") Patente Belga 422.877. Esta patente descreve a alcoólise (muitas vezes referida como transesterificação) de óleos vegetais utilizando etanol (menciona e metanol) a fim de separar os ácidos gordos do glicerol, substituindo o glicerol com álcoois lineares curtos. Este parece ser o primeiro relato da produção do que é conhecido como "biodiesel" hoje.

Mais recentemente, em 1977, cientista brasileiro Expedito Parente inventado e submetido a patente, o primeiro processo industrial para a produção de biodiesel. Este processo é classificada como biodiesel pelas normas internacionais, conferindo uma "identidade padronizado e de qualidade. Nenhum outro biocombustível proposto foi validado pela indústria de motor." A partir de 2010, a empresa de Parente Tecbio está trabalhando com Boeing e NASA para certificar bioquerosene (bio-querosene), outro produto produzido e patenteado pelo cientista brasileiro.

A investigação sobre o uso de transesterif óleo de girassol, e refiná-lo para padrões de combustível diesel, foi iniciado em África do Sul em 1979. Em 1983, o processo para a produção de qualidade de combustível, biodiesel testado-motor foi concluído e publicado internacionalmente. Um austríaco empresa, Gaskoks, obteve a tecnologia dos Engenheiros Agrônomos do Sul Africanos; a empresa erguido o primeiro biodiesel planta piloto em Novembro de 1987, ea primeira planta em escala industrial em abril de 1989 (com uma capacidade de 30.000 toneladas de colza por ano).

Ao longo da década de 1990, as plantas foram abertas em muitos países europeus, incluindo a República Checa , Alemanha e Suécia . França lançado produção local de biodiesel (referido como diéster) a partir de óleo de colza, que é misturado em gasóleo normal a um nível de 5%, e para o combustível para motores diesel utilizados por algumas frotas cativas (por exemplo, transporte público) a um nível de 30%. Renault, Peugeot e outros fabricantes certificada motores de caminhão para uso com até aquele nível de biodiesel parcial; experimentos com 50% de biodiesel estão em andamento. Durante o mesmo período, as nações em outras partes do mundo também viu a produção local de biodiesel a partir-se: em 1998, o Instituto Biocombustíveis austríaco tinha identificado 21 países com projetos de biodiesel comerciais. 100% de biodiesel já está disponível em muitas estações de serviço normais em toda a Europa.

Propriedades

Biodiesel tem melhores propriedades de lubrificação e muito mais elevado classificações de cetano do que baixos combustíveis de hoje diesel de enxofre. Além Biodiesel reduz o desgaste do sistema de combustível, e em níveis baixos em sistemas de alta pressão aumenta a vida útil do equipamento de injecção de combustível que depende do combustível para a sua lubrificação. Dependendo do motor, isso pode incluir bombas de injecção de alta pressão, bomba de injetores (também chamados injectores unitários) e injetores de combustível.

Mais velhos Mercedes diesel são populares para execução em biodiesel.

O poder calorífico do biodiesel é de cerca de 37,27 MJ / kg. Esta é 9% inferior ao normal Número 2 petrodiesel. Variações na densidade da energia do biodiesel é mais dependente do que a matéria-prima usada no processo de produção. Ainda assim, essas variações são menos do que para petrodiesel. Biodiesel que tem sido afirmado dá uma melhor lubrificação e combustão mais completa, aumentando assim a produção de energia do motor e parcialmente compensando a densidade de energia mais elevado de petrodiesel.

O biodiesel é um líquido que varia na cor -entre -Dependendo marrom dourado e escura na matéria-prima de produção. É imiscíveis com a água, tem um elevado ponto de ebulição e baixo pressão de vapor. * A ponto de inflamação de biodiesel (> 130 ° C,> 266 ° C) é significativamente mais elevado do que o de diesel de petróleo (64 ° C, 147 ° F) ou a gasolina (-45 ° C, -52 ° F). O biodiesel tem uma densidade de ~ 0,88 g / cm, mais elevada do que diesel de petróleo (~ 0,85 g ml /).

O biodiesel tem praticamente nenhum teor de enxofre, e é frequentemente usado como um aditivo para Ultra-Baixo Diesel de Enxofre (ULSD) para ajudar com lubrificação, como os compostos de enxofre no petrodiesel fornecer grande parte da lubrificação.

A compatibilidade dos materiais

• Plásticos de polietileno de alta densidade (HDPE) é compatível, mas cloreto de polivinilo (PVC) é lentamente degradado. O poliestireno é dissolvido em contato com biodiesel.
• Metais: Biodiesel tem um efeito sobre materiais à base de cobre (por exemplo latão), e isso também afeta zinco, estanho, chumbo e ferro fundido. Os aços inoxidáveis (316 e 304) e de alumínio não são afetados.
• Borracha: Biodiesel também afeta os tipos de borrachas naturais encontradas em alguns componentes mais antigos do motor. Estudos também descobriram que os elastómeros fluorados (FKM) curados com peróxido e base de metal óxidos podem ser degradados, quando o biodiesel perde a sua estabilidade provocada pela oxidação. Borrachas sintéticas utilizadas comumente FKM- GBL-S e FKM- GF-S encontrados em veículos modernos foram encontrados para lidar com biodiesel em todas as condições.

As normas técnicas

Biodiesel tem uma série de normas para a sua qualidade, incluindo a norma europeia EN 14214, ASTM International D6751, e outros.

Baixa temperatura de gelificação

Quando o biodiesel é arrefecida abaixo de um certo ponto, algumas das moléculas de agregar e formar cristais. O combustível começa a aparecer turva uma vez que os cristais se tornar maior do que um quarto dos comprimentos de onda de luz visível - este é o ponto nuvem (CP). À medida que o combustível é arrefecido ainda mais esses cristais se tornam maiores. A temperatura mais baixa a que o combustível possa passar através de um filtro de 45 micra é a entupimento do filtro ponto frio (CFPP). Como o biodiesel é adicionalmente arrefecido irá gelificar e depois solidificar. Na Europa, existem diferenças nos requisitos de CFPP entre os países. Isso se reflete nas diferentes normas nacionais desses países. A temperatura à qual puro (B100) biodiesel começa a gelificar varia significativamente e depende da mistura de ésteres e, por conseguinte, o óleo de matéria-prima utilizada para produzir o biodiesel. Por exemplo, o biodiesel produzido a partir de baixo variedades de ácido erúcico de sementes de canola (RME) começa a gelificar a cerca de -10 ° C (14 ° F). O biodiesel produzido a partir de sebo tende a gelificar a cerca de 16 ° C (61 ° F). Há uma série de aditivos disponíveis comercialmente que irá reduzir significativamente a ponto e filtro frio ponto de biodiesel puro ligar derrame. Funcionamento de Inverno também é possível através da mistura de biodiesel com outros óleos combustíveis, incluindo # 2 baixo enxofre diesel e # 1 diesel / querosene.

Outra abordagem para facilitar a utilização de biodiesel em condições de frio é através do emprego de um segundo tanque de combustível para o biodiesel para além do tanque de combustível a diesel padrão. O segundo tanque de combustível pode ser isolada e um bobina de aquecimento usando arrefecimento do motor é executado através do tanque. Os tanques de combustível pode ser comutada quando o combustível é suficientemente quente. Um método similar pode ser usado para operar veículos a diesel utilizando óleo vegetal reto.

A contaminação por água

Biodiesel pode conter quantidades pequenas, mas problemáticas da água. Embora não seja miscível com água, que é, como o etanol, higroscópico (absorve a água a um nível molecular). Uma das razões de biodiesel pode absorver água é a persistência de mono e diglicéridos restaram de uma reacção incompleta. Estas moléculas podem actuar como um emulsionante, permitindo que a água se misture com o biodiesel. Além disso, pode haver água que é residual para o processamento ou resultante do tanque de armazenamento condensação. A presença de água é um problema porque:

• A água reduz o calor do combustível combustão, causando fumaça, mais difícil de partida, e reduzida poder.
• Água provoca corrosão dos componentes do sistema de combustível (bombas, linhas de combustível, etc.)
• Micróbios na água fazer com que os filtros de elementos de papel no sistema a apodrecer e falhar, causando a falha da bomba de combustível devido à ingestão de partículas grandes.
• Água congela para formar cristais de gelo que proporcionam locais para a nucleação, acelerar a gelificação do combustível.
• Causas de água pitting em pistões.

Anteriormente, a quantidade de água contaminando biodiesel tem sido difícil de medir por recolha de amostras, uma vez que a água eo óleo separado. No entanto, é agora possível medir o teor de água, utilizando sensores de água-em-óleo.

A contaminação da água é também um problema potencial quando se utiliza certos químicos catalisadores envolvidos no processo de produção, reduzindo substancialmente a eficiência catalítica de base (pH elevado), como catalisadores hidróxido de potássio. No entanto, a metodologia de produção de metanol super-crítico, pelo que o processo de transesterificação do óleo de matéria-prima e metanol é efectuada sob a alta temperatura e pressão, tem sido mostrado para ser em grande parte afectada pela presença de contaminação da água durante a fase de produção.

Disponibilidade e preços

Em alguns países o biodiesel é menos caro do que o diesel convencional

Global produção de biodiesel atingiu 3,8 milhões de toneladas em 2005. Cerca de 85% da produção de biodiesel veio da União Europeia.

, Preços em 2007, nos Estados Unidos varejo média (na bomba), incluindo federal e estadual impostos sobre os combustíveis, de B2 / B5 foram menores do que o petróleo diesel por cerca de 12 centavos, e B20 misturas foram os mesmos que diesel de petróleo. No entanto, como parte de uma mudança dramática nos preços do diesel, até Julho de 2009, o DOE dos EUA estava relatando custos médios de B20 15 centavos por galão mais alto do que o diesel de petróleo (2,69 dólares / galão vs. $ 2,54 / gal). B99 e B100 geralmente custam mais do que o petrodiesel, exceto onde os governos locais fornecem um incentivo fiscal ou subsídio.

Produção

O biodiesel é vulgarmente produzido por transesterificação de a matéria-prima de óleo vegetal ou gordura animal. Existem vários métodos para efectuar esta reacção de transesterificação, incluindo o processo comum de lote, processos supercríticas, os métodos de ultra-sons, e mesmo os métodos de microondas.

Quimicamente, o biodiesel transesterificado compreende uma mistura de mono- alquilo de cadeia longa ésteres de ácidos gordos . A forma mais comum utiliza metanol (convertido para o metóxido de sódio) para produzir ésteres metílicos (comumente referido como Ácido gordo metil éster - FAME), uma vez que é mais barato do álcool disponível, embora o etanol pode ser utilizado para produzir um éster de etilo (vulgarmente referido como etil éster de ácido gordo - FAEE) biodiesel e álcoois superiores, tais como isopropanol e butanol, também têm sido utilizados. Usando os álcoois de peso molecular mais elevado melhora as propriedades de fluxo frio do éster resultante, à custa de uma reacção de transesterificação menos eficiente. Um lípido processo de produção de transesterificação é usado para converter o óleo de base para os ésteres desejados. Quaisquer ácidos graxos livres (FFAs) no óleo de base ou são convertido em sabão e removido do processo, ou eles são esterificados (rendendo mais de biodiesel), utilizando um catalisador ácido. Após este tratamento, ao contrário óleo vegetal reto, o biodiesel tem propriedades de combustão muito semelhantes aos de diesel de petróleo, e pode substituí-lo na maioria dos usos actuais.

O metanol utilizado na maioria dos processos de produção de biodiesel é feita usando insumos combustíveis fósseis. No entanto, existem fontes de metanol renovável produzido utilizando dióxido de carbono ou biomassa como matéria-prima, tornando seus processos de produção livre de combustíveis fósseis.

Um subproduto do processo de transesterificação é a produção de glicerol. Para cada uma tonelada de biodiesel, que é fabricado, 100 kg de glicerol são produzidos. Originalmente, havia um mercado valioso para o glicerol, que assistido a economia do processo como um todo. No entanto, com o aumento na produção de biodiesel global, o preço de mercado para este glicerol em bruto (contendo 20% de água e resíduos de catalisador) deixou de funcionar. A pesquisa está sendo conduzida a nível mundial para usar esta glicerol como um bloco de construção química. Uma iniciativa no Reino Unido é o glicerol Challenge.

Normalmente este glicerol em bruto tem que ser purificado, geralmente por destilação sob vácuo realização. Isto é bastante intensiva de energia. O glicerol refinado (98% de pureza +) pode, então, ser utilizado directamente, ou convertido em outros produtos. Os seguintes anúncios foram feitos em 2007: Uma joint venture de Ashland Inc. e Cargill anunciou planos para fazer propilenoglicol na Europa a partir de glicerol e Dow Chemical anunciou planos semelhantes para a América do Norte. Dow também planeja construir uma fábrica na China para fazer epicloridrina a partir de glicerol. Epichlorhydrin é uma matéria-prima para resinas epóxi.

Os níveis de produção

Em 2007, a capacidade de produção de biodiesel foi crescendo rapidamente, com uma taxa de crescimento média anual 2002-06 de mais de 40%. Para o ano de 2006, o mais tardar, para o que poderia ser obtido números reais de produção, a produção total de biodiesel mundo era cerca de 5-6 milhões de toneladas, com 4,9 milhões de toneladas processadas na Europa (dos quais 2,7 milhões de toneladas foi de Alemanha) ea maioria do resto dos EUA. Em 2008, a produção na Europa sozinho subiu para 7,8 milhões de toneladas. Em julho de 2009, um direito foi adicionado ao biodiesel importado americano na União Europeia, a fim de equilibrar a concorrência dos europeus, em especial os produtores alemães. A capacidade para 2008 na Europa totalizou 16 milhões de toneladas. Isto compara com uma demanda total de diesel em os EUA ea Europa de aproximadamente 490 milhões de toneladas (147 bilhões de litros). Produção mundial de óleo vegetal para todos os efeitos em 2005/06 foi de cerca de 110 milhões de toneladas, com cerca de 34 milhões de toneladas cada de óleo de palma e óleo de soja.

Produção de biodiesel dos EUA em 2011 trouxe a indústria para um novo marco. Sob o EPA Renewable Fuel Standard, os alvos têm sido implementadas para as plantas de produção de biodiesel, a fim de monitorar e níveis de produção de documentos em comparação com a demanda total. De acordo com os dados de fim de ano divulgados pela EPA, a produção de biodiesel em 2011 atingiu mais de 1 bilhão de litros. Este número de produção superou a meta de 800 milhões de litros fixado pelo EPA. A produção projetada para 2020 é de cerca de 12 bilhões de galões.

Matérias-primas do biodiesel

Óleos vegetais
Feijões de soja são usados como uma fonte de biodiesel
Tipos
Óleo vegetal	( lista )
Óleo macerado	( lista)
Usos
Secagem petróleo - Tinta a óleo
Óleo de cozinha
Combustível - Biodiesel
Componentes
Gordura saturada
Gordura monoinsaturada
Gordura poliinsaturada
Gordura trans

Uma variedade de óleos pode ser utilizado para produzir o biodiesel. Estes incluem:

• Virgin matéria-prima de petróleo - colza e óleos de soja são mais comumente usados, óleo de soja responsável por cerca de metade da produção dos EUA. Também pode ser obtido a partir de Pongamia, campo e pennycress pinhão manso e outras culturas, como a mostarda , jojoba, linho, girassol , óleo de palma , coco , cânhamo (ver lista de óleos vegetais para biocombustível para mais informações);
• Óleo vegetal usado (WVO);
• Animal gorduras, incluindo sebo, banha de porco, gordura amarela, gordura de galinha, e os sub-produtos da produção de ómega-3 ácidos gordos de óleo de peixe.
• As algas, que podem ser cultivadas utilizando materiais residuais tais como esgotos e sem deslocar terras atualmente usadas para a produção de alimentos.
• Óleo de halophytes como Bigelovii Salicornia, que podem ser cultivadas utilizando água salgada em áreas costeiras onde as culturas convencionais não podem ser cultivadas, com rendimentos iguais para as colheitas de soja e outras oleaginosas cultivadas com irrigação de água doce
• Lamas de depuração - O campo de esgoto para biocombustível está atraindo o interesse de grandes empresas como a gestão de resíduos e startups como InfoSpi, que estão apostando que o biodiesel de esgoto renovável pode tornar-se competitivo com o diesel de petróleo no preço.

Muitos defensores sugerem que o óleo de resíduos vegetais é a melhor fonte de óleo para produzir biodiesel, mas desde que a oferta disponível é drasticamente menor do que a quantidade de combustível à base de petróleo que é queimado para o transporte e para aquecimento doméstico no mundo, esta solução local não poderia se adaptar a atual taxa de consumo.

As gorduras animais são um subproduto da produção de carne e cozinhar. Embora não seria eficiente para criação de animais (ou de captura de peixe) simplesmente por sua gordura, o uso do subproduto agrega valor à indústria pecuária (suínos, bovinos, aves). Hoje, as instalações de biodiesel multi-matéria-prima estão a produzir biodiesel de alta qualidade com base animal gordura. Atualmente, uma planta de 5 milhões de dólares está a ser construído nos EUA, com a intenção de produzir 11,4 milhões de litros (3 milhões de litros) de biodiesel a partir de alguns dos cerca de 1000 milhões kg (2,2 bilhões de dólares) de gordura de frango produzidas anualmente a nível local planta de aves Tyson. Da mesma forma, algumas fábricas de biodiesel em pequena escala use óleo de peixe resíduos como matéria-prima. Um projecto financiado pela UE (ENERFISH) sugere que em uma fábrica vietnamita para produzir biodiesel a partir de catfish (basa, também conhecido como pangasius), uma produção de 13 toneladas / dia de biodiesel pode ser produzido a partir de 81 toneladas de resíduos de peixe (por sua vez resultantes de 130 toneladas de peixe). Este projeto utiliza o biodiesel para abastecer uma Unidade de cogeração na unidade de transformação de peixe, principalmente para abastecer a planta de congelamento de peixe.

Quantidade de matéria-prima necessária

Produção mundial atual de óleo vegetal e gordura animal não é suficiente para substituir o uso de combustível fóssil líquido. Além disso, algum objeto para a grande quantidade de agricultura ea resultante fertilização , o uso de pesticidas, e conversão do uso da terra que seria necessária para produzir o óleo vegetal adicional. O óleo combustível estimado diesel transporte e aquecimento doméstico utilizado nos Estados Unidos é de cerca de 160 milhões de toneladas (350 bilhões de dólares) de acordo com a Energy Information Administration, Departamento de Energia dos EUA. Nos Estados Unidos, a produção estimada de óleo vegetal para todos os usos é de cerca de 11 milhões de toneladas (24 bilhões de dólares) e produção estimada de gordura animal é de 5,3 milhões de toneladas (12 bilhões de dólares).

Se toda a área de terras aráveis dos EUA (470 milhões de hectares, ou 1,9 milhões de quilômetros quadrados) foram dedicados à produção de biodiesel a partir da soja, este seria apenas cerca de fornecer os 160 milhões de toneladas necessárias (assumindo um optimista 98 US gal / acre de biodiesel) . Esta área de terra poderia, em princípio, ser reduzido significativamente usando algas, se os obstáculos podem ser superados. O US DOE estima que se o combustível de algas substituído todo o combustível de petróleo nos Estados Unidos, seria necessário 15.000 milhas quadradas (38.849 quilômetros quadrados), que é alguns milhares de milhas quadradas maior do que Maryland, ou 30% maior do que a área da Bélgica, assumindo um rendimento de 140 toneladas / hectare (15.000 US gal / acre). Dado um rendimento mais realista de 36 toneladas / hectare (3834 US gal / acre) a área necessária é de cerca de 152 mil quilômetros quadrados, ou aproximadamente igual à do estado da Geórgia ou da Inglaterra e País de Gales. As vantagens de algas é que ela pode ser cultivada em terra não arável, tais como desertos ou em ambientes marinhos, e as produções de óleo potenciais são muito mais elevadas do que a partir de plantas.

Rendimento

Matéria-prima eficiência de produção por unidade de área afeta a viabilidade de aumentar a produção para os grandes industriais necessários para alimentar uma percentagem significativa de veículos.

Rendimentos de combustível de algas ainda não foram determinadas com precisão, mas DOE é relatado como dizendo que as algas produzir 30 vezes mais energia por hectare do que culturas de terras como a soja. Os rendimentos de 36 toneladas / hectare são considerados prático por Ami Ben-Amotz do Instituto de Oceanografia, em Haifa, que tem sido a agricultura algas comercialmente há mais de 20 anos.

Jatropha tem sido citado como uma fonte de alto rendimento de biodiesel, mas os rendimentos são altamente dependentes das condições climáticas e do solo. As estimativas do baixo final colocar o rendimento em cerca de 200 US gal / acre (1,5-2 toneladas por hectare) por safra; em climas mais favoráveis foram alcançados dois ou mais safras por ano. É cultivada nas Filipinas , Mali e Índia , é resistente à seca, e pode dividem espaço com outras culturas de rendimento, como café, açúcar, frutas e legumes. É bem adequado para terras semi-áridas e pode contribuir para abrandar desertificação, de acordo com seus defensores.

Eficiência e argumentos econômicos

Biodiesel puro (B-100) feito de soja

De acordo com um estudo realizado pelos Drs. Van Dyne e Raymer para o Tennessee Valley Authority, a fazenda média US consome combustível a uma taxa de 82 litros por hectare (8,75 US gal / acre) de terra para produzir uma cultura. No entanto, as colheitas médias de óleo de colza produtos a uma taxa média de 1,029 L / ha (110 US gal / acre), e campos de colza de alto rendimento produzem cerca de 1.356 L / ha (145 US gal / acre). A razão de entrada para a saída, nestes casos, é cerca de 1: 12,5 e 1: 16,5. A fotossíntese é conhecido por ter uma taxa de eficiência de cerca de 3-6% da radiação solar total e se toda a massa de uma cultura é utilizada para a produção de energia, o rendimento global desta cadeia é de cerca de 1%, enquanto este pode comparar desfavoravelmente a energia solar células combinadas com um trem de acionamento elétrico, o biodiesel é menos onerosa para implantar (células solares custam aproximadamente US $ 250 por metro quadrado) e transporte (veículos elétricos requerem baterias que actualmente têm um muito menor densidade de energia do que os combustíveis líquidos). Um estudo de 2005 descobriu que a produção de biodiesel utilizando soja necessário 27% mais energia fóssil do que o biodiesel produzido e 118% mais energia usando girassóis.

No entanto, estas estatísticas por si só não são suficientes para mostrar se uma tal mudança faz sentido econômico. Outros fatores devem ser levados em consideração, tais como: o equivalente de combustível da energia necessária para o processamento, a produção de combustível a partir de óleo cru, o retorno sobre o cultivo de alimentos, o biodiesel efeito terá sobre os preços dos alimentos e do custo relativo de biodiesel contra petrodiesel, a poluição da água de escoamento de superfície, esgotamento do solo, e os custos externalizados de interferência política e militar em países produtores de petróleo destinadas a controlar o preço do petrodiesel.

O debate sobre o balanço energético do biodiesel está em curso. A transição plenamente aos biocombustíveis poderia exigir tratos imensas de terra se culturas alimentares tradicionais são utilizados (embora as culturas não alimentares pode ser utilizado). O problema seria especialmente grave para as nações com economias grandes, uma vez que as escalas de consumo de energia com a produção econômica.

Se estiver usando apenas plantas alimentares tradicionais, a maioria dessas nações não têm terra arável suficiente para produzir biocombustível para veículos do país. Nações com economias menores (portanto, menos consumo de energia) e mais terra arável pode ser em situações melhores, apesar de muitas regiões não pode dar ao luxo de desviar a terra da produção de alimentos.

Para países do terceiro mundo, fontes de biodiesel que utilizam terras marginais poderia fazer mais sentido; por exemplo, nozes petróleo honge crescido ao longo das estradas ou jatropha crescido ao longo das linhas ferroviárias.

Em regiões tropicais, como a Malásia ea Indonésia, plantas que produzem óleo de palma estão sendo plantadas em um ritmo rápido para suprir a crescente demanda de biodiesel na Europa e outros mercados. Os cientistas mostraram que a remoção da floresta para plantações de palmeiras não é ecologicamente correto já que a expansão das plantações de óleo de palma é uma ameaça à floresta natural e biodiversidade.

Estimou-se na Alemanha que o biodiesel de óleo de palma tem menos de um terço dos custos de produção de biodiesel de colza. A fonte direta do conteúdo energético do biodiesel é a energia solar captada pelas plantas durante a fotossíntese . Em relação ao balanço energético positivo de biodiesel:

Quando palha foi deixada no campo, a produção de biodiesel foi fortemente energia positiva, produzindo um biodiesel para cada GJ 0,561 GJ de entrada de energia (a relação rendimento / custo de 1,78).

Quando palha foi queimado como combustível e oleaginosas rapemeal foi utilizado como fertilizante, o rácio rendimento / custo para a produção de biodiesel foi ainda melhor (3,71). Em outras palavras, para cada unidade de energia utilizada para a produção de biodiesel, a saída foi 3,71 unidades (a diferença de 2,71 unidades seria de energia solar).

Impacto econômico

Vários estudos econômicos têm sido realizados sobre o impacto econômico da produção de biodiesel. Um estudo, encomendado pela National Biodiesel Board, relatou a produção de biodiesel 2011 apoiou 39.027 postos de trabalho e mais de 2,1 bilhões de dólares em renda familiar. O crescimento do biodiesel também ajuda a aumentar significativamente PIB. Em 2011, o biodiesel criou mais de 3 bilhões de dólares no PIB. A julgar pelo crescimento contínuo da Renewable Fuel Standard ea extensão do incentivo fiscal sobre o biodiesel, o número de postos de trabalho pode aumentar para 50.725, 2,7 bilhões de dólares em renda, e chegando a 5 bilhões de dólares no PIB em 2012 e 2013.

A segurança energética

Um dos principais fatores para a adoção do biodiesel é a segurança energética. Isto significa que a dependência de um país em relação ao petróleo é reduzido, e substituído com uso de fontes disponíveis localmente, tais como carvão, gás, ou de fontes renováveis. Assim, um país pode beneficiar da adoção de biocombustíveis, sem uma redução das emissões de gases com efeito de estufa. Enquanto o saldo energético total é debatido, é claro que a dependência do petróleo é reduzida. Um exemplo é a energia utilizada para a fabricação de adubos, que poderia provir de uma variedade de outras fontes de petróleo. O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) afirma que a segurança energética é o número um força motriz por trás do programa de biocombustíveis dos Estados Unidos, e uma Casa Branca "Segurança Energética para o século 21" papel deixa claro que a segurança energética é uma das principais razões para a promoção biodiesel. O Presidente da Comissão da UE, José Manuel Barroso, falando em uma recente conferência de biocombustíveis da UE, salientou que os biocombustíveis bem geridos têm o potencial para reforçar a segurança do aprovisionamento da UE através da diversificação das fontes de energia.

Os efeitos ambientais

A onda de interesse no biodiesel destacou uma série de efeitos ambientais associados à sua utilização. Estes potencialmente incluem reduções em gases de efeito estufa emissões, o desmatamento, a poluição ea taxa de biodegradação.

De acordo com a EPA Padrões de Combustíveis Renováveis ​​Programa Regulatory Impact Analysis, lançado em fevereiro de 2010, o biodiesel a partir dos resultados de óleo de soja, em média, uma redução de 57% nos gases de efeito estufa em comparação com o diesel de petróleo e biodiesel produzido a partir de resultados de graxa resíduos em um 86% redução. Veja o capítulo 2.6 do relatório EPA para informações mais detalhadas.

No entanto, as organizações ambientais, por exemplo, Resgate Rainforest e Greenpeace, criticar o cultivo de plantas usadas para a produção de biodiesel, por exemplo, óleo de palma, soja e cana-de-açúcar. Eles dizem que o desmatamento das florestas tropicais agrava as alterações climáticas e que os ecossistemas sensíveis são destruídos para limpar a terra para plantações de dendê, soja e cana-de-açúcar. Além disso, que os biocombustíveis contribuem para a fome no mundo, vendo terras aráveis ​​como não é mais utilizado para o cultivo de alimentos. O Agência de Proteção Ambiental (EPA) publicou dados em janeiro de 2012, mostrando que os biocombustíveis produzidos a partir de óleo de palma não contarão para mandato de combustíveis renováveis ​​do país como eles não são favoráveis ​​ao clima. Ambientalistas saudar a conclusão porque o crescimento das plantações de dendezeiros tem impulsionado o desmatamento tropical, por exemplo, na Indonésia e na Malásia.

Comida, terra e água vs. combustível

Em alguns países pobres o aumento do preço do óleo vegetal está causando problemas. Alguns propõem que apenas combustível ser feita a partir de óleos vegetais não-comestíveis, como camelina, jatropha ou litoral malva que podem prosperar em terras agrícolas marginais, onde muitas árvores e cultivos não vai crescer, ou iria produzir apenas baixos rendimentos.

Outros argumentam que o problema é mais fundamental. Os agricultores podem mudar de produção de culturas alimentares para a produção de culturas de biocombustíveis para ganhar mais dinheiro, mesmo que as novas culturas não são comestíveis. A lei da oferta e da procura se prevê que menos agricultores estão produzindo alimentos os preços dos alimentos vão subir. Pode levar algum tempo, como os agricultores podem levar algum tempo para mudar as coisas que eles estão crescendo, mas crescente demanda por biocombustíveis de primeira geração é provável que resulte em aumentos de preços para muitos tipos de alimentos. Alguns apontaram que existem agricultores pobres e os países pobres que estão fazendo mais dinheiro por causa do preço mais elevado de óleo vegetal.

Biodiesel a partir de algas marinhas não seria necessariamente deslocar terra terrestre actualmente utilizado para a produção de alimentos e de novospostos de trabalho algaculture pôde ser criado.

A pesquisa atual

Há pesquisas em andamento em encontrar culturas mais adequadas e melhorar o rendimento de óleo. Outras fontes são possíveis, incluindo humano matéria fecal, com Gana construindo sua primeira "fecal usina de biodiesel alimentou-lamas." Usando os rendimentos atuais, seriam necessárias grandes quantidades de terra e água fresca para produzir petróleo suficiente para substituir completamente o uso de combustível fóssil. Seria necessário o dobro da área de terra de os EUA para ser dedicado à produção de soja, ou de dois terços para ser dedicado à produção de colza, para atender aquecimento e transporte necessidades atuais dos EUA.

Variedades de mostarda especialmente criados podem produzir rendimentos razoavelmente elevados do petróleo e são muito úteis emrotação de culturas com cereais, e tem a vantagem de que a refeição restante depois que o petróleo tem sido pressionado para fora pode atuar como um pesticida eficaz e biodegradável.

O NFESC, combaseados em Santa Barbara Biodiesel Industries está trabalhando para desenvolver tecnologias de biodiesel para a Marinha dos Estados Unidos e militar, um dos maiores utilizadores de combustível diesel do mundo.

Um grupo de desenvolvedores espanhóis que trabalham para uma empresa chamada Ecofasa anunciou um novo biocombustível feito de lixo. O combustível é produzido a partir de resíduos urbanos em geral, que é tratado por bactérias que produzem ácidos gordos, que podem ser usados ​​para fazer o biodiesel.

Outra abordagem que não requer a utilização de produtos químicos para a produção envolve o uso de microorganismos geneticamente modificados.

Biodiesel de algas

De 1978 a 1996, o NREL US experimentou com o uso de algas como fonte de biodiesel no " Programa de espécies aquáticas ". Um artigo de auto-publicado por Michael Briggs, no Biodiesel Grupo UNH, oferece estimativas para a substituição realista de todos os combustíveis veiculares com biodiesel, utilizando algas que têm um teor de óleo natural superior a 50%, o que sugere Briggs podem ser cultivadas em lagoas de algas em estações de tratamento de águas residuais. Este algas ricas em óleo pode então ser extraído a partir do sistema e processada em biodiesel, com o restante secou-se ainda mais para criar reprocessado etanol.

A produção de óleo de algas para colheita para o biodiesel que ainda não tenha sido realizado a uma escala comercial, mas estudos de viabilidade foram conduzidos para chegar à estimativa de rendimento acima. Além de seu alto rendimento projetado, algaculture - ao contrário com base em culturas de biocombustíveis - não implica uma diminuição na produção de alimentos, uma vez que não requer nem terra , nem água fresca. Muitas empresas estão buscando algas bio-reatores para diversos fins, incluindo a ampliação da produção de biodiesel a níveis comerciais.

Prof. Rodrigo E. Teixeira daUniversidade de Alabama em Huntsville demonstrada a extração de lipídios de biodiesel a partir de algas molhada usando uma reação simples e econômica emlíquidos iónicos.

Pongamia

Pongamia pinnata é uma leguminosa, semente oleaginosa de suporte que tem sido identificada como um candidato para a produção de óleo vegetal não comestível.

Jatropha

Jatropha Biodiesel deDRDO, na Índia.

Vários grupos de diversos setores estão conduzindo pesquisas sobre Jatropha curcas, uma árvore arbusto-like venenoso que produz sementes consideradas por muitos como uma fonte viável de óleo biodiesel de matéria-prima. Grande parte dessa pesquisa se ​​concentra em melhorar o rendimento de óleo por hectare global de Jatropha através de avanços na genética, ciência do solo e práticas de horticultura.

SG Biofuels, um desenvolvedor de Jatropha com sede em San Diego, usou melhoramento molecular e biotecnologia para a produção de sementes híbridas de elite de Jatropha que mostram melhorias significativas de rendimento mais variedades de primeira geração.SG Biofuels também afirma que os benefícios adicionais que surgiram a partir destas estirpes, incluindo a melhoria da floração sincronicidade, maior resistência a pragas e doenças e aumento da tolerância tempo frio.

Plant Research International, um departamento daUniversidade de Wageningen e Centro de Pesquisa, na Holanda, mantém um projeto em andamento Jatropha Avaliação (PEC) que analisa a viabilidade de grande escala cultivo de Jatropha através de experimentos de campo e de laboratório.

O Centro de Energia Sustentável Pecuária (CfSEF) é uma organização de pesquisa sem fins lucrativos baseada em Los Angeles dedicada à pesquisa Jatropha nas áreas de ciência das plantas, agronomia e horticultura. A exploração bem-sucedida dessas disciplinas é projetada para aumentar o rendimento da produção de Jatropha fazenda por 200-300% nos próximos dez anos.

Fungos

Um grupo na Academia Russa de Ciências, em Moscou publicou um artigo em setembro de 2008, afirmando que eles tinham isolado grandes quantidades de lipídios a partir de fungos unicelulares e transformou-o em biodiesel de uma forma economicamente eficiente. Mais pesquisas sobre essa espécie de fungos; Cunninghamella japonica , e outros, é provável que apareça em um futuro próximo.

A recente descoberta de uma variante do fungo Gliocladium roseum aponta para a produção dos chamados mico-diesel a partir de celulose. Este organismo foi recentemente descoberto nas florestas tropicais do norte da Patagônia e tem a capacidade única de converter celulose em hidrocarbonetos de comprimento médio tipicamente encontrados em combustível diesel.

Biodiesel a partir de pó de café usado

Pesquisadores da Universidade de Nevada, Reno, produziram com sucesso biodiesel a partir de óleo derivado de pó de café usado. A análise dos motivos utilizados mostraram um teor de óleo de 10% a 15% (em peso). Uma vez que o óleo foi extraído, ele foi submetido a processamento convencional em biodiesel. Estima-se que o biodiesel acabado poderia ser produzido por cerca de um dólar por galão. Além disso, foi relatado que "a técnica não é difícil" e que "há muito café ao redor que várias centenas de milhões de litros de biodiesel poderiam potencialmente ser feitos anualmente." No entanto, mesmo que todas as partículas de café no mundo foram usadas para fazer o combustível, a quantidade produzida seria inferior a 1 por cento do gasóleo utilizado nos Estados Unidos, anualmente. "Isso não vai resolver o problema de energia do mundo", disse o Dr. Misra sobre o trabalho.