رشد جمعیت و پیشرفت روزافزون صنایع؛ نیازمند استفاده از انرژی‌های مختلف است. انرژی‌های فسیلی که از قرن‌ها پیش تا امروز مورد استفاده بشر قرار می‌گیرند، دیگر نمی‌توانند پاسخگوی نیازهای صنایع امروزی باشند. زیرا تجدید پذیر نیستند و در آینده‌ای نه چندان دور به پایان می‌رسند. به همین دلیل دانشمندان به دنبال پیدا کردن منابع سوختی جدیدی هستند که علاوه بر تامین انرژی مورد نیاز، با محیط زیست هم سازگار باشد. سوخت بیودیزل یکی از این منابع سوختی است که با مواد اولیه‌ای نظیر روغن‌های گیاهی، جلبک‌های دریایی، روغن‌های حاصل از چربی‌های حیوانی، پسماند روغن‌های خانگی و حتی بقایای پلاستیک‌های زباله خانگی و… تولید می‌شود. این سوخت با محیط زیست سازگار است و اثرات زیانبار کم‌تری روی آن دارد. در این مقاله سعی داریم شما را با این منبع سوختی بیشتر آشنا کنیم، با ما همراه باشید.
بیو دیزل چیست؟
آسیب‌های زیست محیطی که به دنبال مصرف بی‌رویه سوخت‌های فسیلی به وجود آمده، انسان‌ها را وادار کرده که جایگزین‌های مختلف موجود برای سوخت‌های فسیلی را بررسی کنند. بیوفیول‌های مایع، گازی و جامد یکی از بهترین جایگزین‌ها برای سوخت فسیلی به شمار می‌روند. بیو دیزل جزء بیوفیول‌های مایع است و بخاطر مزایای بسیاری که دارد به تولید انبوه رسیده است. این سوخت در صنایع دیزلی استفاده می‌شود.
سوخت بیو دیزل پاک، مایعی زرد رنگ و شفاف با نقطه جوش بالا و فشار بخار پایین است. نقطه احتراق آن۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است که باعث می‌شود سوختی غیرقابل اشتعال و ایمن باشد. اکسیژن موجود در بیودیزل باعث احتراق کامل می‌شود و دی اکسید کربن ایجاد می‌کند، به همین دلیل میزان کربن و ذرات معلق باقی‌مانده به نسبت سوخت دیزل معمولی کمتر است.
هنوز هیچکدام از جایگزین‌های سوخت فسیلی به صورت انبوه برای تمام صنایع جهان تولید نشده‌اند. در سال‌های اخیر، بشر در حال آزمون و خطا بوده تا جایگزین مناسبی به عنوان سوخت پیدا کند. شاید سوخت‌های بیو دیزلی همان جایگزینی باشند که به آن نیاز داریم و به دنبالش می‌گردیم.
مزایای بیودیزل
مهم‌ترین مزایای بیودیزل عبارت است از:
- تولید بیودیزل از دانه‌های روغنی گیاهی یا چربی حیوانات از نظر اقتصادی به صرفه است.
- که می‌دانید هزاران سال است، هیچ منبع سوخت فسیلی جدیدی ایجاد نشده و منابع فسیلی تولید شده در طی سالیان دور هم رو به اتمام هستند. اما سوخت بیودیزل تجدید پذیر است و انسان‌ها می‌توانند به هرمقدار که نیاز دارند، این سوخت را تولید کنند.
- بیودیزل با هر نسبتی می‌تواند با دیزل معمولی مخلوط شود و مورد استفاده قرار بگیرد. با این کار، جریان سوخت در موتورهای دیزلی بهتر می‌شود. با اصطکاک کمتر، فرسایش موتور کاهش پیدا می‌کند و طول عمر مفید آن بیشتر می‌شود. در نتیجه نیازی نیست هزینه زیادی برای تعمیر یا جایگزینی موتورهای دیزلی پرداخت شود.
- بیودیزل با تکنیک‌های جدیدی مانند اضافه کردن کاتالیست‌ها، ذرات محلول گازوئیل را کاهش می‌دهد و کربن معلق کم‌تری آزاد می‌کند. به همین دلیل عمر موتور بیشتر می‌شود.
- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بیودیزل و دیزل معمولی باهم تفاوت چندانی ندارد، اما خروجی اگزوز بیودیزل با محیط زیست سازگارتر است.
- مصرف بیودیزل در یک موتور گازوئیلی، هیدروکربن‌های نسوخته و ذرات معلق را کاهش می‌دهد. حجم مونوکوسید کربنی که موتور با این سوخت تولید می‌کند، بسیار کمتر از مونوکسید کربن تولید شده هنگام سوزاندن گازوییل معمولی است.
معایب بیودیزل
سوخت بیودیزل مزایای بسیاری دارد، اما بخاطر معایبی که دارند، هنوز به صورت انبوه به کار نمی‌روند. در ادامه به چند مورد از معایب این سوخت‌ها، اشاره می‌کنیم.
- اکسیژن سوخت بیودیزل حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد بیشتر از دیزل معمولی است. به همین خاطر مصرف این سوخت، توان موتورهای دیزلی تا حداکثر چهاردرصد کاهش می‌دهد. این موضوع در بعضی از موتورهای دیزلی مهم است.
- احتمال تبدیل شدن بیودیزل به حالت ژله‌ای در مناطق سردسیر وجود دارد.
- بیودیزل در نگهداری طولانی‌مدت، اکسید می‌شود و یک ماده نیمه جامد تولید می‌کند. به همین دلیل قابلیت ذخیره‌سازی این سوخت زیاد نیست. این موضوع برای موتورها و ژنراتورهایی که کار نمی‌کنند، اما باید همیشه آماده به کار باشند مشکل‌ساز خواهد بود.
- کیفیت دانه‌ها و چربی‌هایی که برای تولید بیودیزل به کار می‌رود، اهمیت زیادی دارد. استفاده از دانه‌های روغنی و چربی‌های بی‌کیفیت در تولید این سوخت، به موتورهای دیزلی آسیب می‌رساند. کیفیت نامناسب سایر سوخت‌های فسیلی در موتورهای دیزلی تا این حد آسیب‌زننده نیست.
روش تولید بیودیزل
بیودیزل با فرایندهای بسیار مختلفی و در حضور کاتالیست‌های متفاوتی تولید می‌شود. اما بیشترین حجم بیودیزل‌ها با واکنش‌های بازکاتالیستی تولید می‌شود. زیرا این واکنش در دما و فشار پایین صورت می‌گیرد و بازدهی بالایی در تولید این سوخت دارد. این روش همچنین، واکنش‌های جانبی کمی ایجاد می‌کند و به زمان زیادی هم نیاز ندارد.
در واکنش‌های بازکاتالیستی، هیچ ماده اضافی برای روند تولید نیاز نیست. به عنوان مثال ۱۰۰ پوند چربی گیاهی به همراه ۱۰ پوند از یک الکلِ زنجیره کوتاه مانند متانول در حضور یک کاتالیست بازی، ۱۰۰پوند بیودیزل و ده پوند گلیسرین ایجاد می‌کند. کاتالسیت مورد استفاده در این واکنش‌ها، معمولا هیدروکسید سدیم یا پتاسیم است.
کدام دانه روغنی برای تولید سوخت پاک مناسب‌تر است؟
هنوز پاسخ قطعی برای این سوال وجود ندارد. زیرا هریک از دانه‌های روغنی که برای تولید بیودیزل مورد استفاده قرار می‌گیرند، معایب و مزایایی دارند. تفاوت غلظت اسیدهای چرب دانه‌ها هنگام روغن‌گیری برای تولید بیودیزل تاثیرات مختلفی از خود نشان می‌دهند. اما مهم‌ترین ویژگی‌ها در فرآیند تولید بیودیزل طول و اندازه مولکول چربی، اشباع آن و مقدار شاخه‌های زنجیره اسیدهای چرب است. به همین دلایل نمی‌توان یک دانه خاص روغنی را برای تولید بیو دیزل در نظر گرفت.
روش استفاده از سوخت بیودیزل در صنایع
کشورهای اروپایی و آمریکایی از سال‌ها قبل از سوخت پاک به عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی، به طور گسترده استفاده می‌کنند.
در کشورهای آمریکایی جایگاه‌های سوخت، به‌طور خودکار پنج درصد از سوختی که در باک ماشین‌ها می‌ریزند را از سوخت پاک تأمین می‌کنند. خودروهایی که در حال کار و درآمدزایی هستند نیز تا حدود ۲۰ درصد از سوخت پاک استفاده می‌کنند.
البته اقلیم پرورش دانه‌های روغنی و تولید آن‌ها در تولید بیودیزل اهمیت ویژه‌ای دارد. با توجه به شرایط مناسب پرورش دانه‌های روغنی در مناطق کشورهای آسیایی و آفریقایی، امیدواریم در این مناطق نیز مصرف سوخت پاک رونق پیدا کند و عوارض زیست محیطی مصرف سوخت‌های فسیلی به حداقل برسد.
کلام آخر
همان طور که در این مقاله از پارسیان تکنولوژی گفتیم استفاده گسترده از سوخت پاک با توجه به کاهش آلایندگی محیط زیست و صرفه اقتصادی در تولید، امری مهم به نظر می رسد که انسان امروز به استفاده از آن نیاز دارد. امیدواریم اقدامات لازم در راستای تولید و مصرف سوخت پاک به‌طور گسترده صورت بگیرد و همه جوامع بشری امکان بهره‌برداری از این منبع سوختی پاک را پیدا کنند.