Katarzyna Wójcik

Izabela Zielonka

Analityka chemiczna

Ćw. nr 5 – Biopaliwa. Transestryfikacja oleju rzepakowego.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z problematyką produkcji i stosowania biopaliw dla silników spalinowych na przykładzie paliw otrzymywanych z oleju rzepakowego.

Teoria:

Biopaliwami nazywa się płynne i gazowe paliwa dla transportu produkowane z biomasy rozumianej jako stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, a w szczególności surowce rolnicze.

Biopaliwa możemy podzielić następująco:

· stałe, np. słoma w postaci bel lub kostek albo brykietów, granulat trocinowy lub słomiany tzw. pelet, drewno, siano i inne przetworzone odpady roślinne;

· ciekłe - otrzymywane w drodze fermentacji alkoholowej (najczęściej etanol - bioetanol) lub otrzymywane z olejów roślinnych (np. ester metylowy oleju rzepakowego);

· gazowe:

- biogaz, powstały w wyniku fermentacji beztlenowej ciekłych i stałych odpadów rolniczej produkcji zwierzęcej (gnojowica, obornik, słoma, odpady komunalne, itp.);

- gaz generatorowy (gaz drzewny), powstały w procesie zgazowania biomasy.

Efektywność pracy silnika i toksyczność emitowanych spalin zależy od właściwości fizykochemicznych paliwa. Do najważniejszych kryteriów charakteryzujących paliwa do silników spalinowych należą:liczba cetanowa i liczba oktanowa.

Liczba cetanowa (LC) jest miarą zdolności paliwa do samozapłonu, określaną przez okres opóźnienia samozapłonu. Większa liczba cetanowa skraca okres opóźnienia samozapłonu, a tym samym dając mniejszy przyrost ciśnienia w czasie co powoduje zmniejszenie hałasu. Wzorcem paliwa nie ulegającego opóźnionemu zapłonowi jest węglowodór alifatyczny n-cetan - dla którego przyjęto LC=100, zaś wzorcem paliwa ulegającego silnie opóźnionemu zapłonowi jest węglowodór aromatyczny 1-metylonaftalen dla którego przyjęto LC=0.

Liczba oktanowa (LO) jest to procentowa zawartość n-heptanu w mieszaninie z izooktanem (2,2,4-trimetylopentan) wykazująca taką samą odporność na „stukanie" jak badane paliwo. Liczba oktanowa jest więc miarą porównawczą, w której odporność na „stukanie" czystego izooktanu przyjęto za 100, zaś n-heptanu LO = 0.

Wyniki i wnioski:

Masa oleju rzepakowego poddanego transestryfikacji	150 g
Objętość mieszaniny metanolu i metanolanu sodu użytego do transestryfikacji	26 cm3
Stosunek molowy reagentów (alkoholu do oleju rzepakowego)	4,5:1
Stężenie katalizatora w mieszaninie reakcyjnej	1,2 % wag.
Objętość frakcji glicerynowej	7,6 cm3
Dane uzyskane z frakcji badanej wskazanej przez prowadzącego:
Parametr	Frakcja estrowa
Gęstość	882 kg/m3
Temperatura zapłonu	205 ˚C
Temperatura palenia	211 ˚C

W toku przeprowadzanego ćwiczenia nie udało nam się otrzymać zamierzonego produktu końcowego- estru metylowego oleju rzepakowego. Po uzyskaniu frakcji estrowej i oddzieleniu jej od gliceryny przystąpiłyśmy do oczyszczania frakcji poprzez przepłukiwanie wodą. Jednak po wlaniu wody do rodzielacza zawierającego frakcję estrową i po mocniejszym wstrząśnięciu rozdzielacza doprowadziłyśmy do skłócenia mieszaniny i uzyskałyśmy emulsję wodno- estrową, co uniemożliwiło rozwarstwienie się mieszaniny i dalsze prowadzenie ćwiczenia. Dlatego wyznaczanie parametrów( gęstości, temperatury palenia i zapłonu) przeprowadzałyśmy na próbce wskazanej przez prowadzącego ćwiczenia.

Porównując parametry zebrane w tabeli dla frakcji estrowej, oleju rzepakowego i oleju napędowego możemy wywnioskować pewne trudności w bezpośrednim zastosowaniu oleju rzepakowego jako paliwa silnikowego, które wynikają z:

1. wysokiej wartości gęstości, z którą wiąże się wysoka lepkość – wysoka lepkość utrudnia poprawne rozpylenie paliwa,

2. bardzo małej lotności- wpływa na utrudniony rozruch silnika, a kraking termiczny powoduje odkładanie się koksów na rozpylaczach i ściankach komory spalania.

Otrzymana frakcja estrowa ma te parametry obniżone w porównaniu z czystym olejem rzepakowym, co daje większe szanse na zastosowanie jej jako paliwa, jednak są o wiele wyższe niż oleju napędowego stosowanego w największej skali.