1. Podaj definicję liczby kwasowej. W jakim celu oznacza się liczbę kwasową. Omów metodę oznaczania liczby kwasowej surowców do produkcji biopaliw

Liczba kwasowa (LK) określa ilość wolnych kwasów tłuszczowych. Określa stopień hydrolizy tłuszczu czyli rozpadu cząsteczek oraz charakteryzuje jakość przeprowadzonego procesu rafinacji. Jej wzrost podczas eksploatacji sygnalizuje postępujący proces starzenia się oleju. Podwyższona liczba kwasowa oleju powoduje podczas procesu estryfikacji znacznie większej ilości niepożądanych mydeł, a także powoduje większe zużycie katalizatora.

Jest wyrażona jako ilość miligramów wodorotlenku potasu potrzebną do zobojętnienia kwasów tłuszczowych zawartych w 1 g oleju. Schemat reakcji zachodzącej podczas oznaczania LK:

RCOOH + KOH → RCOOK + H2O

Oznaczanie liczby kwasowej

Na wadze technicznej odważamy około 5 g oleju z dokładnością do ± 0,01 g i przenosimy do kolby stożkowej o pojemności 100 cm³. Następnie do kolby dodajemy 25 cm³ mieszaniny rozpuszczalników: eteru etylowego i 95 % alkoholu etylowego w stosunku objętościowym 1:1. Mieszaninę rozpuszczalników zobojętniamy przed użyciem etanolowym roztworem KOH o stężeniu 0,01 mol/dm³ wobec fenoloftaleiny do bladoróżowego zabarwienia, które nie znika w ciągu 30 s. Do analizowanej próbki dodajemy 2-3 krople roztworu fenoloftaleiny, a następnie mieszając miareczkujemy mianowanym roztworem wodorotlenku potasu o stężeniu 0,01 mol/dm3, aż do momentu zmiany barwy roztworu na jasno różową, utrzymującą się przez co najmniej 15 s. Równolegle wykonujemy próbę ślepą z taką sama ilością rozpuszczalnika i w takich samych warunkach, ale bez badanej próbki.

1. Oblicz liczbę kwasową oleju rzepakowego, jeśli wiadomo, że na zmiareczkowanie próby oleju o masie 10 g zużyto 10 cm³ roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 0,1 mmol/cm³, a na zmiareczkowanie ślepej próby 4,76 cm³ tego samego roztworu wodorotlenku potasu (M_KOH = 56,11 mg/mmol.

$$LK = \frac{56,11\frac{\text{mg}}{\text{mol}} \bullet 0,1\frac{\text{mmol}}{\text{cm}^{3}} \bullet \left( 10\text{cm}^{3} - 4,76\text{cm}^{3} \right)}{10g} = 2,94$$

1. Przedstaw i scharakteryzuj podział surowców do produkcji biopaliw

Surowce wykorzystywane do produkcji biopaliw mogą być zaklasyfikowane do trzech grup:

• biomasy celulozowej,

• surowców zawierających cukry proste, sacharozę lub skrobię

• roślin zawierających oleje roślinne.

Pierwszą grupę stanowi biomasa celulozowa zbudowana głównie z celulozy, hemicelulozy oraz ligniny. Celuloza (zaw. 40 – 60% s. m. o.) jest poddawana hydrolizie do cukrów prostych i kierowana do fermentacji alkoholowej z wytworzeniem bioetanolu. Hemiceluloza (zaw. 20 – 40% s. m. o.) jest polisacharydem zbudowanym z cukrów zawierających 5 i 6 atomów węgla. Poddawana jest hydro-lizie i fermentacji alkoholowej. Lignina (zaw. 10 – 14% s. m. o.) stanowi pozostałość po procesie fermentacji. Wysoka wartość opałowa sprawia, że materiał jest wykorzystywany do wytwarzania ciepła niezbędnego do ogrzewania reaktora fermentacji. Surowce celulozowe nie są wykorzysty-wane do celów spożywczych. Do tej grupy zaliczane są m. in. pozostałości z produkcji rolniczej zawierające materiał z upraw (np. ryż, włókna orzecha kokosowego, łodygi, łupiny roślin kukury-dzy), odpady z produkcji leśnej (np. wióry i trociny z tartaków, obumarłe drzewa lub gałęzie drzew), stałe odpady komunalne (np. wyroby z papieru), odpady z produkcji żywności oraz odpady przemy-słowe (odpady z gorzelni, odpady z produkcji papieru), rośliny energetyczne uprawiane na cele pa-liwowe (szybko rosnące drzewa lub trawy).

Drugą grupę stanowią surowce zawierające skrobię, sacharozę i cukry proste. Zaliczane są rośliny, które wyprodukowaną w procesie fotosyntezy energię przechowują w postaci cukrów prostych, sa-charozy lub skrobi. Są to m. in. trzcina cukrowa, buraki cukrowe, kukurydza, maniok i ziemniaki. Surowce zaliczane do tej grupy są powszechnie wykorzystywane do produkcji żywności i stanowi alternatywę dla produkcji paliw (biopaliwa 1 generacji).

Trzecią grupę stanowią surowce olejowe. Ilościowo najwięcej na świecie produkuje się oleju sojo-wego i palmowego, natomiast trzecie i czwarte miejsce stanowią oleje rzepakowy i słonecznikowy. Powszechne wykorzystywane są zarówno do produkcji żywności dla ludzi i zwierząt, jak i do pro-dukcji paliw w postaci estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych (paliwa 1 generacji). Produkcja biopaliw z olejów pochodzących z niektórych gatunków roślin (np. Jatrophy) ze względu na ich wysoką toksyczność nie stanowi konkurencji w stosunku do produkcji żywności (biopaliwa 2 generacji).

1. Omów podstawowe parametry oceny przydatności olejów do zastosowań przemysłowych

W celu określenia przydatności tłuszczów jako surowców żywnościowych lub przemysłowych określa się ich właściwości fizyczne i chemiczne. Do najważniejszych oznaczeń należą:

• oznaczenie gęstości metodą piknometryczną lub areometryczną,

• oznaczanie lepkości

• oznaczenie liczby kwasowej LK (ilość mg KOH potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów organicznych zawartych w 1g próbki tłuszczu)

• oznaczenie liczby zmydlania LZ (ilość mg KOH potrzebna do zmydlenia tłuszczu i do zobojętnienia wolnych kwasów organicznych zawartych w 1g próbki tłuszczowej),

• oznaczenie liczby jodowej LI (jest to liczba gramów jodu potrzebna do wysycenia wiązań wielokrotnych w 100-gramowej próbce tłuszczu). Im wyższa wartość liczby jodowej, tym większa zawartość układów nienasyconych C=C w badanej próbce.

• oznaczenie liczby nadtlenkowej LOO (ilość ml roztworu Na2S2O3 o stężeniu 0.01 M potrzebna do zmiareczkowania jodu wydzielonego z KI przez nadtlenki zawarte w 1g tłuszczu). Zbyt wysoka liczba nadtlenkowa surowca uniemożliwia prawidłowy przebieg procesu transestryfikacji (wydzielenie się poszczególnych frakcji)

1. Wyjaśnij, dlaczego olej rzepakowy nie nadaje się do bezpośredniego zastosowania jako biopaliwo i w jaki sposób można go zmodyfikować

Bezpośrednie zastosowanie oleju rzepakowego jako paliwa silnikowego jest utrudnione głównie z powodu zbyt dużej lepkości. Lepkość ta może dodatkowo rosnąć w wyniku reakcji polimeryzacji składników o charakterze nienasyconym, np. lepkość oleju rzepakowego jest 10-krotnie większa niż oleju napędowego pochodzenia naftowego. Aby oleje roślinne mogły być użyte jako paliwo silnikowe, należy je zmodyfikować.

Lepkość można zmniejszyć przez:
• rozcieńczenie oleju roślinnego paliwem dieslowskim pochodzenia naftowego (metoda ta jest jednak tylko częściowo skuteczna);
• mikroemulgowanie z alkoholami małocząsteczkowymi, np. metanolem lub etanolem w obecności jonowego bądź niejonowego emulgatora;
• pirolizę lub kraking i następnie wydzielenie odpowiedniej frakcji w drodze destylacji;
• transestryfikację (określaną również jako alkoholizę) małocząsteczkowymi alkoholami (metanolem, etanolem i butanolem) .

1. Omów wpływ składu olejów na jakość uzyskiwanych z nich estrów metylowych
   

Skład chemiczny olejów i tłuszczów stosowanych do produkcji biodiesla wpływa na jakość uzyskiwanych z nich estrów metylowych. Wraz ze wzrostem długości łańcucha grup acylowych rośnie lepkość biodiesla, natomiast maleje wraz ze wzrostem liczby podwójnych wiązań w łańcuchu. Biodiesel uzyskiwany z tłuszczy zwierzęcych i odpadowych charakteryzuje się wyższą lepkością w porównaniu z biodieslem z olejów roślinnych, ponieważ stopień nasycenia reszt kwasów tłuszczowych wchodzących w skład triglicerydów jest większy. Stabilność oksydacyjna jest skorelowana z ilością i położeniem wiązań podwójnych w łańcuchu kwasów tłuszczowych. Wraz ze wzrostem stężenia kwasów zawierających przynajmniej dwa wiązania podwójne stabilność oksydacyjna (odporność na utlenienie) biopaliwa maleje. Aby przeciwdziałać temu zjawisku należy zapewnić odpowiednie warunki magazynowania, np. ograniczyć dostęp tlenu, czy też kontakt ze światłem.

1. Wymień i omów sposoby wyznaczania gęstości i lepkości

1. Gęstość wyznaczana jest w ściśle określonej temperaturze przy pomocy piknometru, aerometru i wagi hydrostatycznej

Pomiar gęstości za pomocą piknometru

Piknometr jest to niewielkie naczynie w kształcie kolby z dokładnie doszlifowanym korkiem. W środku korka znajduje się kanalik, przez który może wypływać nadmiar cieczy z naczynia względu na małe wymiary powierzchni przekroju kanalika zmniejsza się do minimum parowanie cieczy. Zasada pomiaru przy użyciu piknometru polega na zważeniu piknometru suchego (m1), następ-nie napełnionego wodą destylowaną (m2) oraz napełnionego badaną cieczą (m³).

Masa cieczy 𝑚 = 𝑚₃ − 𝑚₁

Masa wody destylowanej 𝑚_𝑤 = 𝑚₂ − 𝑚₁ = 𝑣 ∙ 𝑑_𝑡

Gdzie

d_T – gęstość wody w temperaturze T

v – objętość wody destylowanej

Objętość cieczy jest równa objętości wody destylowanej, a zatem gęstość cieczy d_x jest równa:

$$d_{x} = \frac{m}{v} = \frac{m_{3} - m_{1}}{m_{2} - m_{1}} \bullet d_{T}$$

Gęstość d_T można odczytać z tablic dla temperatury wody używanej do pomiarów.

Metoda areometryczna
Metoda areometryczna wykorzystuje prawo Archimedesa. Areometr o stałym ciężarze umieszczony w cieczy zanurza się na głębokość zależną od jej gęstości. Z podziałki, która jest umieszczona na areometrze, nad powierzchnią cieczy odczytuje się gęstość badanej cieczy. Areometr jest wąską szklaną rurką zakończoną kulistym zbiornikiem, który wypełniony jest rtęcią lub śrutem, które równoważą siłę wy-poru i utrzymują aerometr w pozycji pionowej (częściowo zanurzony w badanej cieczy) podczas pomiaru. Dzieje się tak, ponieważ spełniony jest warunek: siła ciężkości równoważy siłę wyporu. Równowaga ta wyrażona jest wzorem:

m • g = v • d_c • g • m

Gdzie:
m – masa aerometru;
g – przyśpieszenie ziemskie;
v – objętość jego zanurzonej części;
dc – gęstość cieczy.

1. Do pomiaru lepkości służą lepkościomierze – wiskozymetry.

• metody oparte na pomiarze czasu przepływu badanej cieczy przez rurkę kapilarną - Wiskozy-metry kapilarne – np. wiskozymetr Ubbelohdego.

• metody oparte na pomiarze szybkości opadania kulki o odpowiednich wymiarach i znanej gęstości w rurze wypełnionej badaną cieczą, np. wiskozymetr Höpplera.

Wiskozymetr Höplera to urządzenie składające się z termostatowanej rury szklanej, do której wlewa się badaną ciecz. Pomiar polega na zmierzeniu czasu t, który zajmuje kuli o średnicy r i znanej gęstości dk, opadającej w cieczy o gęstości dc, przebycie określonego odcinka o długości l Zakładamy, że kula opada w rurze ruchem jednostajnym – siła ciężkości jest równoważona siłami oporu ośrodka R.

1. Źródła biomasy lignocelulozowej
   

Wymienia się następujące jej źródła:

• rosnące zasoby drzew iglastych i liściastych, trzciny, proso rózgowe, trawy;

• plantacje szybko rosnących drzew: wierzby, topoli, eukaliptusa; niektóre gatunki traw;

• odpady drzewne, słoma, siano, łodygi upraw roślinnych;

• ligninoceluloza procesowa: odpady drzewne przemysłu celulozowo-papierniczego, słoma, omłoty zbóż, kolby kukurydzy, odpady przemysłu młynarskiego, olejarskiego, zużyty budulec drzewny, odpady papiernicze i komunalne itp.

1. Omów dwie metody hydrolizy biomasy lignocelulozowej

Hydroliza kwasowa - jedna z najbardziej powszechnych metod chemicznej obróbki biomasy. Najczęściej stosowany jest H2SO4, rzadziej HCl, w stężeniach 0.5% - 10% v/v, a proces hydrolizy prowadzony jest zazwyczaj w podwyższonej temperaturze (140-190°C) i przy podwyższonym ciśnieniu. Czas reakcji waha się od kilku do kilkudziesięciu minut. Celem hydrolizy kwasowej jest zwiększenie podatności biomasy na fermentację poprzez rozpuszczenie hemicelulozy tworzącej biomasę. Rozpuszczone oligomery przekształcane są w prostsze formy: lotne kwasy

tłuszczowe, cukry proste (głównie ksylozę), ale także inhibitory: furfural i hydroksymetylofurfural, których stężenia silnie zależą od temperatury i stężenia kwasu, przy czym rozpuszczanie hemicelulozy i wytrącanie ligniny (tylko nieznaczna część ligniny ulega degradacji) jest bardziej wyraźne przy kwasach silnie stężonych. Naruszone struktury budulcowe umożliwiają wydajniejsze działanie enzymów celulitycznych i gwarantują wysokie stężenia cukrów prostych uwalnianych do hydrolizatu. Niewątpliwą zaletą tej metody hydrolizy jest niemal całkowite rozpuszczenie hemicelulozy (do 90%). Jednak kwasowa obróbka wymaga zastosowania drogich, kwasoodpornych materiałów konstrukcyjnych, wysokich ciśnień, neutralizacji i kondycjonowania hydrolizatów przed etapami biologicznymi. Ponadto rozkład pozostałej celulozy przez enzymy jest dość powolny, a dodatkowo enzymy wiązane są bezproduktywnie przez ligninę. W technologiach fermentacyjnych ten typ chemicznej obróbki biomasy jest mimo wszystko dość atrakcyjny. Mikroorganizmy, np. metanogenne – po dłuższym okresie adaptacji – tolerują obecność takich inhibitorów jak furfural lub rozpuszczone pochodne fenoli.

Hydroliza zasadowa - Zalecanymi alkaliami są: NaOH, KOH, Ca(OH)2, a także NH3, w stęże-niach – 0.5 - 5 % m/v. Proces hydrolizy zasadowej trwa od kilkunastu minut dla dużych stężeń reagentów, do kilku dni dla stężeń bardzo niskich, może być prowadzony w zarówno w tempe-raturze otoczenia albo w T > 150°C. Celem hydrolizy alkalicznej jest zwiększenie podatności biomasy na fermentację głównie poprzez degradację struktur ligniny, prowadzące do jej rozpusz-czenia. W znacznej części rozkładowi ulega również hemiceluloza. W porównaniu do hydrolizy kwasowej stosowanie alkaliów powoduje mniejsze straty cukrów, a większość powstałych w procesie soli można odzyskać i zregenerować. Delignifikacja zwiększa wydajność hydrolizy en-zymatycznej poprzez stwarzanie dostępu do pozostałych struktur budulcowych: hemi- i celulozy. Podczas zasadowej hydrolizy zachodzą głównie reakcje solwatacji i zmydlania, prowadzące do puchnięcia biomasy, co zwiększa jej dostępność dla enzymów i mikroorganizmów. Skutkiem procesu degradacji ligniny jest obecność w hydrolizatach związków fenolowych w dużych stę-żeniach (inhibitory procesu anaerobowego rozkładu biomasy). Modyfikacjom podlega również krystaliczność celulozy, prowadząc do spęcznienia jej struktur. Zmienione formy celulozy są bardziej stabilne aniżeli jej formy pierwotne. Zaletami alkalicznej obróbki biomasy są znaczna degradacja hemicelulozy oraz duża wydajność delignifikacji. Łagodniejsze warunki prowadze-nia procesu i mniej agresywne reagenty obniżają koszty eksploatacyjne i inwestycyjne technolo-gii. Plusem jest również możliwość odzysku chemikaliów z hydrolizatów. Pomimo uwalniania znacznych ilości związków fenolowych pełniących rolę inhibitorów, metody zasadowej obróbki biomasy są chętnie zalecane w technologiach fermentacyjnych.

fermentacji metanowej.

1. Podaj prawo Lamberta-Beera (wyjaśnij stosowane symbole)

Absorbancją nazywa się logarytm dziesiętny stosunku natężenia wiązki promieniowania padającego na badaną próbkę (Io) do natężenia wiązki promieniowania przechodzącego przez badaną próbkę (It).

Analiza ilościowa techniką spektrofotometrii UV/Vis oparta jest na pomiarze absorbancji A badanego roztworu przy określonej długości fali λ i wykorzystaniu prawa Lamberta-Beera, które mówi, że absor-bancja wiązki promieniowania monochromatycznego przechodzącej przez jednorodny roztwór jest wprost proporcjonalna do stężenia c roztworu i do grubości warstwy absorbującej l.

Gdy stężenie roztworu jest wyrażone w mol/dm3, a grubość warstwy jest wyrażona w cm, współczynnik proporcjonalności k nosi nazwę molowego współczynnika absorpcji (ε). Prawo Lamberta-Beera przyjmuje wówczas postać:

1. Omów metodę krzywej wzorcowej stosowaną w spektrofotometrycznych oznaczeniach ilościowych.

W spektrofotometrycznej analizie ilościowej najczęściej wykorzystuje się metodę krzywej wzorcowej. Krzywa wzorcowa przedstawia graficznie zależność absorbancji od stężenia substancji wzorcowej. Wy-konanie takiego wykresu umożliwia bezpośrednie odczytywanie szukanych stężeń na podstawie zmierzonych wartości absorbancji oznaczanych próbek.

W metodzie krzywej wzorcowej przygotowuje się serię roztworów wzorcowych oznaczanej substancji (zwykle od 5 do 8) o znanych, ściśle ustalonych, wzrastających stężeniach, Następnie dokonuje się pomiarów absorbancji przy określonej długości fali (tzw. analityczna długość fali), najczęściej odpowiadającej maksimum absorpcji oznaczanej substancji oraz względem roztworu odniesienia (tzw. ślepej próbki), czyli roztworu przygotowanego analogicznie jak roztwory wzorcowe i roztwór próbki, lecz nie zawierającego badanej substancji. Otrzymane wyniki przedstawia się w układzie współrzędnych absorbancja – stężenie substancji wzorcowej, a następnie dopasowuje się do nich określoną funkcję (zazwyczaj linię prostą). Prostoliniowy przebieg zależności A=f(c) świadczy o spełnieniu przez badany układ prawa Lamberta-Beera. W celu wyznaczenia stężenia badanej substancji w roztworze dokonuje się pomiaru jej absorbancji a następnie odczytuje się odpowiadające stężenie z krzywej wzorcowej. Roztwór próbki powinien być przygotowany w taki sposób, by jej stężenie mieściło się w zakresie stężeń przy-gotowanej krzywej wzorcowej.

1. Wymień surowce do produkcji biodiesla

1. Oleje z nasion roślin oleistych jadalnych i niejadalnych

• Surowce 1 generacji: soja, bawełna, słonecznik, rzepak, sezam, len (rośliny jednoroczne), palma olejowa, palma kokosowa, oliwki (wieloletnie kultury drzewiaste)

• Surowce 2 generacji: karania, rącznik, kauczukowiec

1. Odpadowe oleje i tłuszcze (2 generacja)

• Odpadowe tłuszcze zwierzęce pochodzące z zakładów przetwórstwa mięsnego

• Odpady z przetwórstwa rybnego

• Faza olejowa odzyskana ze ścieków

• Oleje roślinne (olej rzepakowy niezdatny do spożycia)

• Oleje posmażalnicze, frytura (uwodorniony olej palmowy)

1. Na czym polega reakcja transestryfikacji. Napisz reakcję transestryfikacji wykorzystywaną do produkcji biodiesla.

Transestryfikacja - proces polegającym na wymianie, w obecności katalizatora, chemicznie związanej gliceryny w cząsteczce triacyloglicerolu (TAG) na dodany alkohol metylowy lub etylowy. Obecnie stosuje się metanol z uwagi na jego niższą cenę, w rezultacie powstają estry metylowe. Stosowanie estrów etylowych jest bardziej korzystne ze względu na obniżenie temperatury i zmniejszenie zadymienia spalin, emisji toksycznych składników spalin, ograniczenie w znacznym stopniu emisji CO2 do atmosfery. Użycie etanolu obniża jednak poziom przeestryfikowania oleju.

1. Omów schemat przemysłowego otrzymywania biodiesla. Z jakich podstawowych etapów składa się ten proces

W praktyce przemysłowej proces transestryfikacji prowadzi się najczęściej w temperaturze 60 - 70oC w obecności katalizatora zasadowego. schemat technologiczny procesu wytwarzania EMKT z oleju rzepakowego z zastosowaniem katalizatora alkalicznego przedstawiono Na Rys.4.. Olej rzepakowy oraz mieszaninę katalityczną (katalizator w metanolu) wprowadza się do reaktora (zwykle są dwa reaktory działające naprzemiennie). Z reaktora, po procesie transestryfikacji, mieszanina reakcyjna przechodzi przez kolumnę destylacyjną lub rektyfikacyjną, gdzie zostaje odparowany metanol i zawrócony ponownie do procesu transestryfikacji. Odzysk metanolu prowadzi do obniżenia kosztów procesu, jak również polepszenia jakości produktu. W rozdzielaczu fazowym następuje rozdział na warstwę estrów metylowych i warstwę glicerynową. Otrzymane estry, które mają mieć zastosowanie jako paliwo muszą wykazywać wartość pH na poziomie 7, ponieważ obecność alkaliów uszkadza pompę wtryskową silnika. Z tego powodu estry kierowane są do przemycia wodą (można stosować przemywanie wodą z dodatkiem kwasu). Następnie ponownie kieruje się je do rozdzielacza i po oddzieleniu warstwy wodnej, która zawiera ewentualne zanieczyszczenia i mydła, warstwę estrów osusza się. Proces umożliwia otrzymanie z dobrą wydajnością, wysokiej jakości biopaliwa. Ostatni etap to magazynowanie.

1. Omów jedną z technologii rozwojowych otrzymywania biodiesla.

Transestryfikacja olejów roślinnych w warunkach nadkrytycznych alkoholi

Metanol w stanie nadkrytycznym (temperatura krytyczna 239 oC, ciśnienie krytyczne 8,1 MPa) jest faktycznie w tych warunkach sprężonym gazem o bardzo wysokiej zdolności solubilizacji oleju. Redukując dwufazowy układ do układu jednofazowego, pozwala on w temperaturze 350 oC, przy stosunku molowym metanolu do oleju rzepakowego 1:42, na skrócenie czasu transestryfikacji oleju roślinnego do 2 – 4 minut.

Transestryfikacja olejów roślinnych w organicznych rozpuszczalnikach
Transestryfikację olejów roślinnych: rzepakowego, palmowego, sojowego i kokosowego prowadzono w środowisku metanolu z dodatkiem toluenu, benzenu, tetrahydrofuranu, (THF), eteru dietylowego i innych, przy użyciu metanolanu sodu jako katalizatora. Stwierdzono, że w temperaturze 70 oC przy stosunku objętościowym oleju palmowego do toluenu 1:1 i molowym stosunku metanolu do oleju 13:1 proces transestryfikacji oleju do odpowiednich estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych trwał zaledwie 60 sekund zdecydowanie krócej w porównaniu do czasu trwania procesu zasadowej transestryfikacji olejów roślinnych. Obecnie, wspomniana metoda jest badana w skali laboratoryjnej.

1. Zasada działania kalorymetru

Spalanie substancji organicznej prowadzone jest w ciśnieniowej bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu (ciśnienie ok. 30 barów), co zapewnia całkowite spalanie próbki. Próbka w postaci sprasowanej tabletki lub w postaci ciekłej umieszczana jest w tyglu. Elementami umożliwiającymi spalenie próbki są drucik oporowy oraz nitka bawełniana. Włączenie prądu powoduje rozżarzenie się drucika i zapłon nitki bawełnianej, której płomień inicjuje zapłon badanego materiału.

1. Zasada wyznaczania ciepła spalania

Spalanie przeprowadzane jest w bombie kalorymetrycznej typu Berthelota-Mahlera, wypełnionej sprężonym tlenem i umieszczonej w kalorymetrze wodnym. Bezpośrednio mierzonym parametrem jest wzrost temperatury układu kalorymetrycznego. Substancję (wzorzec, biopaliwo) spala się w otwartym tyglu kalorymetrycznym. Pomiary temperatury w okresach początkowym i końcowym pozwalają na obliczenie poprawek na wymianę ciepła pomiędzy układem kalorymetrycznym a otoczeniem.

Ciepło spalania obliczane jest na podstawie wartości przyrostu temperatury, pojemności cieplnej kalorymetru i masy naważki próbki. Otrzymaną wartość należy skorygować o wartość ciepła powstałą w wyniku spalania substancji pomocniczych (np. nitka zapłonowa) a także, gdy badana substancja zawiera pierwiastki inne niż węgiel, wodór i tlen, o wartość ciepła wydzielonego w wyniku powstania np. kwasu siarkowego z SO2, roztworu kwasu azotowego z tlenków azotu (NOx).

1. Podstawowe wzory (stała kalorymetru, ciepło spalania z poprawkami)

Stała kalorymetru

Ciepło spalania paliwa