Homepage Slider

Είστε εδώ

Παραγωγή Βιοντίζελ

Το βιοντίζελ παράγεται με τη μέθοδο της μετεστεροποίησης των τριγλυκεριδίων (TGs) και της εστεροποίησης των ελεύθερων λιπαρών οξέων (FFAs) με αλκοόλες μικρού μοριακού βάρους. Συνήθως χρησιμοποιείται η μεθανόλη λόγω του χαμηλού κόστους και των φυσικών και χημικών πλεονεκτημάτων που διαθέτει. Η αντίδραση καταλύεται από βάσεις, οξέα και ένζυμα και πραγματοποιείται σε χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες.

Τα τριγλυκερίδια αποτελούν το κύριο συστατικό (σε ποσοστό μέχρι και 98% κ.β.) των φυτικών ελαίων και ζωικών λιπών. Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα περιέχονται σε σημαντικές περιεκτικότητες στα μπρούτα καθώς και στα απόβλητα ή υπολειμματικά φυτικά έλαια και ζωικά λίπη.

Οι συμβατικές διεργασίες εφαρμογής της αντίδρασης μετεστεροποίησης βασίζονται συνήθως στη χρήση βασικών ομογενών καταλυτών, όπως το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), το υδροξείδιο του καλίου (KOH), το μεθοξείδιο του νατρίου (CH3ONa) κ.ά.. Παρόλο που η αντίδραση, με τη χρήση βασικού ομογενούς στερεού καταλύτη, ολοκληρώνεται σε σύντομο χρονικό διάστημα (το πολύ σε 1 ώρα) και σε χαμηλές θερμοκρασίες (60 ± 5οC) και πιέσεις (~1 bar), υπάρχουν προβλήματα στην εφαρμογή της που σχετίζονται με την ποιότητα και την καθαρότητα των πρώτων υλών. Η βασική ομογενής κατάλυση απαιτεί ως πρώτες ύλες φυτικά έλαια και ζωικά λίπη απαλλαγμένα από υγρασία (<0,05% κ.β.) και ελεύθερα λιπαρά οξέα (<0,5% κ.β.). Η χρήση πρώτων υλών με υψηλότερες συγκεντρώσεις υγρασίας και οξύτητας έχει ως συνέπεια την εμφάνιση προβλημάτων που σχετίζονται με το σχηματισμό σαπώνων μέσω της ανεπιθύμητης αντίδρασης της σαπωνοποίησης των ελεύθερων λιπαρών οξέων από τον βασικό καταλύτη. Η αντιμετώπιση των προβλημάτων αυτών έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του κόστους παραγωγής του βιοντίζελ. Επίσης, η διαδικασία καθαρισμού της γλυκερίνης που προκύπτει ως παραπροϊόν της αντίδρασης, για την παραγωγή γλυκερίνης υψηλής αξίας, είναι δαπανηρή σε σχέση με τη συνεχώς μειούμενη τιμή της γλυκερίνης.

Η αντίδραση της μετεστεροποίησης καταλύεται επίσης και από οξέα, όπως το π. θειικό οξύ (H2SO4). Οι όξινοι ομογενείς καταλύτες δεν επηρεάζονται από την παρουσία ελεύθερων λιπαρών οξέων στην πρώτη ύλη και καταφέρνουν να ολοκληρώνουν την αντίδραση, αλλά με μικρότερους ρυθμούς αντίδρασης. Επίσης, οι όξινοι ομογενείς καταλύτες αντιμετωπίζουν προβλήματα που σχετίζονται με τη διάβρωση που προκαλούν στον μηχανολογικό εξοπλισμό. Το προϊόν (βιοντίζελ) πρέπει να καθαριστεί από τα υπολείμματα του όξινου καταλύτη, τα οποία είναι εξαιρετικά διαβρωτικά για τον κινητήρα και ρυπογόνα για το περιβάλλον εάν καούν μαζί με το καύσιμο. Για τους παραπάνω λόγους η όξινη ομογενής κατάλυση δεν προτείνεται πλέον για βιομηχανικές εφαρμογές.

Στις συμβατικές διεργασίες εφαρμογής της κλασικής μεθόδου της αντίδρασης μετεστεροποίησης βασίζεται η έως τώρα ανάπτυξη των μονάδων παραγωγής βιοντίζελ πρώτης γενιάς σε ολόκληρο τον κόσμο, όπου ως πρώτες ύλες χρησιμοποιούνται ραφιναρισμένα ή εξουδετερωμένα φυτικά έλαια (ηλιέλαιο, κραμβέλαιο, σογιέλαιο, φοινικέλαιο κ.ά.) και ζωικά λίπη. Όμως, η χρήση εξευγενισμένων πρώτων υλών έχει ως αποτέλεσμα την επιβάρυνση της τελικής τιμής του παραγόμενου βιοντίζελ.
 
Ελκυστικές εναλλακτικές πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοντίζελ είναι τα χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια και ζωικά λίπη καθώς και τα όξινα ακατέργαστα σπορέλαια και λίπη τα οποία έχουν χαμηλότερη τιμή από αυτή των ραφιναρισμένων. Παρόλα αυτά, η μετατροπή σε βιοντίζελ πρώτων υλών με υψηλό περιεχόμενο σε ελεύθερα λιπαρά οξέα (FFAs) και υγρασία (Η2Ο) απαιτεί πιο πολύπλοκες διεργασίες. Όπως ειπώθηκε, όταν ένας βασικός ομογενής καταλύτης χρησιμοποιείται για τη μετεστεροποίηση μιας ελαιούχου ύλης που περιέχει ελεύθερα λιπαρά οξέα, τότε παράγονται σαπούνια, δυσκολεύοντας και περιπλέκοντας την όλη διεργασία και προκαλώντας την απώλεια επιπλέον πρώτης ύλης η οποία διαλύεται στα σαπούνια. Το πρόβλημα αυτό, βέβαια, μπορεί να ξεπερασθεί με τη χρήση όξινου καταλύτη.
 
Η εστεροποίηση των λιπαρών οξέων σε εστέρες (βιοντίζελ), ως στάδιο προεπεξεργασίας πριν από την αντίδραση της μετεστεροποίησης, έχει το πλεονέκτημα της αξιοποίησης και όχι της απόρριψης των ελεύθερων λιπαρών οξέων, παράγοντας βιοντίζελ, καθώς και της απλούστευσης της διεργασίας της μετεστεροποίησης. Οι ομογενείς όξινοι καταλύτες, όπως το πυκνό θειικό οξύ, χρησιμοποιούνται ως καταλύτες και στην αντίδραση της εστεροποίησης. Όμως, παρόλο που οι καταλύτες αυτοί είναι δραστικοί, έστω και με μικρότερες μετατροπές, δημιουργούν τα γνωστά προβλήματα διάβρωσης κ.λπ., οπότε δεν χρησιμοποιούνται πλέον στη βιομηχανία.
 
Για την παραγωγή βιοντίζελ χωρίς τα προβλήματα των κλασικών-συμβατικών διεργασιών γίνονται προσπάθειες ανάπτυξης νέων, οικονομικά αποδοτικών και ευέλικτων διεργασιών, με τη χρήση νέων στερεών ετερογενών καταλυτών. Στις διεργασίες αυτές βασίζεται η ανάπτυξη μονάδων παραγωγής βιοντίζελ δεύτερης γενιάς, όπου ως πρώτες ύλες μπορούν να χρησιμοποιούνται όξινα χρησιμοποιημένα και απόβλητα φυτικά έλαια, απόβλητα και υπολειμματικά ζωικά λίπη υψηλής οξύτητας, λιπαρά οξέα, ολεΐνες κ.ά..
 
Η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY αποτελεί την πρώτη επιστημονική ομάδα της χώρας μας που ασχολήθηκε ερευνητικά και όχι μόνο, στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ), με τη συστηματική ανάπτυξη όλης της απαραίτητης υποδομής και δυνατότητας παραγωγής και διαχείρισης πιστοποιημένου βιοντίζελ πρώτης, δεύτερης και τρίτης γενιάς στην Ελλάδα, με πρώτες ύλες διάφορα ραφιναρισμένα ή μη φυτικά έλαια (ηλιέλαιο, βαμβακέλαιο, σογιέλαιο, κραμβέλαιο, φοινικέλαιο, πυρηνέλαιο, ελαιόλαδο κ.ά.) και ζωικά λίπη, χαμηλού ή αρνητικού κόστους χρησιμοποιημένα φυτικά λάδια (π.χ. τηγανέλαια) και ζωικά λίπη, όξινα και υπερόξινα απόβλητα και υπολειμματικά φυτικά λάδια και ζωικά λίπη, λιπαρά οξέα, ολεΐνες κ.ά..
Στα πλαίσια της έρευνας αυτής έχει πλήρως αναπτυχθεί και βελτιστοποιηθεί η κλασική μέθοδος παραγωγής βιοντίζελ, έχουν μελετηθεί όλα τα είδη των πρώτων υλών που είναι κατάλληλες για τις κλασικές διεργασίες, οι ιδιότητες, η ποιότητα και οι τρόποι παρασκευής τους, έχει αποκτηθεί πλήρης τεχνογνωσία για τα πρόσθετα βελτίωσης των ιδιοτήτων του βιοντίζελ, έχει αναπτυχθεί μοναδικό δίκτυο προσδιορισμού και πιστοποίησης του βιοντίζελ σύμφωνα με το ΕΝ-14214, έχει αποκτηθεί πλήρης γνώση και δυνατότητα παρακολούθησης των ενδιάμεσων σταδίων των αντιδράσεων της μετεστεροποίησης και της εστεροποίησης και γενικότερα της παραγωγικής διαδικασίας καθώς και δυνατότητα αναμόρφωσης και εκμετάλλευσης της ακατέργαστης γλυκερίνης με διάφορους τρόπους.

Το βασικό αντικείμενο της έρευνας ήταν η ανάπτυξη και αριστοποίηση νέων, οικονομικά αποδοτικών και ευέλικτων διεργασιών παραγωγής βιοντίζελ δεύτερης και τρίτης γενιάς, με τη χρήση διαφόρων νέων καταλυτών (στερεών ετερογενών καταλυτών), με σκοπό την παραγωγή βιοντίζελ από κάθε είδος φυτικού ελαίου και ζωικού λίπους, κυρίως από τα μη ραφιναρισμένα φυτικά έλαια και ζωικά λίπη, από όξινα και υπερόξινα χρησιμοποιημένα, υπολειμματικά και απόβλητα φυτικά λάδια και ζωικά λίπη κακής ποιότητας (με σημαντική περιεκτικότητα σε νερό), από ολεΐνες, από ελεύθερα και άλλα λιπαρά οξέα κ.ά..
 
Στόχος της έρευνας των επιστημόνων της AGROENERGY ήταν η σημαντική μείωση του κόστους παραγωγής βιοντίζελ με τη βελτίωση, βελτιστοποίηση και ανάπτυξη χημικών διεργασιών που θα μπορούν, καταρχήν, να μετατρέπουν υπολειμματική και απόβλητη, χαμηλού ή και αρνητικού κόστους, ελαιούχο βιομάζα σε βιοντίζελ και επιπλέον να είναι φιλικές προς το περιβάλλον, με χαμηλές απαιτήσεις σε ενέργεια και όσο το δυνατόν πιο συμβατές με τον όρο «βιοκαύσιμα».
 
Τα αποτελέσματα της ερευνητικής αυτής δραστηριότητας ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά, αφού, εκτός των άλλων, σε πολύ μικρούς χρόνους αντίδρασης είναι δυνατή πλέον η μετατροπή σε βιοντίζελ πρώτων υλών χαμηλού ή και αρνητικού κόστους, χωρίς ιδιαίτερη προεπεξεργασία της πρώτης ύλης και χωρίς τη δημιουργία των ανεπιθύμητων παραπροϊόντων και αποβλήτων των κλασικών διεργασιών που επιβαρύνουν το περιβάλλον. Το βιοντίζελ και η γλυκερίνη παράγονται σε κατάσταση υψηλής καθαρότητας αμέσως μετά την αντίδραση, οπότε δεν χρειάζεται να υποστούν περαιτέρω όλη εκείνη την επεξεργασία που απαιτούν οι κλασικές διεργασίες, και η οξύτητα (μέρος της πρώτης ύλης) δεν απομακρύνεται ως σαπουνόπαστα (κακό υποπροϊόν) αλλά μετατρέπεται σε βιοντίζελ, με αποτέλεσμα το συνολικό κόστος παραγωγής του βιοντίζελ και διαχείρισης των παραπροϊόντων της παραγωγικής διαδικασίας να είναι πολύ μικρότερο από το κόστος της κλασικής μεθόδου, προστατεύοντας ταυτόχρονα και το περιβάλλον.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον αποτελούν τα πειράματα, που πραγματοποιήσαμε, με καταλύτες ειδικά ένζυμα σε χαμηλές θερμοκρασίες (35οC), χρησιμοποιώντας ραφιναρισμένα ή μη φυτικά έλαια, με προϊόντα επίσης υψηλής καθαρότητας.
Επίσης, αναπτύχθηκε και η θερμική μέθοδος παραγωγής βιοντίζελ, ιδίως από όξινα λάδια και λίπη, σε υψηλές θερμοκρασίες απουσία καταλύτη.
Τα αποτελέσματα όλων αυτών των εργασιών έχουν δημοσιευθεί σε μεγάλα επιστημονικά περιοδικά και ανακοινωθεί σε πολλά διεθνή συνέδρια και η αποδοχή τους από την επιστημονική κοινότητα και επιχειρηματίες είναι πάρα πολύ ενθαρρυντική.
 
 
Undefined

Πώς γίνεται η παραγωγή του βιοντίζελ

Η μέθοδος παραγωγής του βιοντίζελ, που εφαρμόζεται παγκόσμια σε βιομηχανικό επίπεδο, συνίσταται στην αντίδραση της μετεστεροποίησης των τριγλυκεριδίων (TGs), που αποτελούν το κύριο συστατικό των φυτικών ελαίων και ζωικών λιπών, και της εστεροποίησης των ελεύθερων λιπαρών οξέων (FFAs), με κάποια αλκοόλη μικρού μοριακού βάρους (κυρίως τη μεθανόλη).

Undefined

Μετεστεροποίηση

H μετεστεροποίηση, ή αλλιώς αλκοόλυση, είναι η αντίδραση ενός εστέρα με μία αλκοόλη για τον σχηματισμό ενός νέου εστέρα και μιας νέας αλκοόλης, σε μία διαδικασία παρόμοια με την υδρόλυση, με τη διαφορά ότι εδώ η αλκοόλη παίρνει το ρόλο του νερού. Στη συγκεκριμένη μετεστεροποίηση το τριγλυκερίδιο (ο τριεστέρας της γλυκερόλης) αντιδρά με μία αλκοόλη και παράγεται ένα μίγμα εστέρων της αλκοόλης με...

Undefined

Βασικά καταλυόμενη μετεστεροποίηση

Στις συμβατικές διεργασίες - τεχνολογίες, στις οποίες βασίζεται η έως τώρα ανάπτυξη των μονάδων παραγωγής βιοντίζελ πρώτης γενιάς σε ολόκληρο τον κόσμο, ως καταλύτες χρησιμοποιούνται κυρίως ισχυρές βάσεις, όπως τα υδροξείδια του νατρίου ή του καλίου (NaOH ή KOH), το μεθοξείδιο του νατρίου (CH3ONa) κ.ά., δηλαδή ισχυροί βασικοί στερεοί καταλύτες οι οποίοι είναι ομογενείς αφού διαλύονται στη μεθανόλη και...

Undefined

Όξινα καταλυόμενη μετεστερεοποίηση

Στις συμβατικές διεργασίες - τεχνολογίες, ως καταλύτες χρησιμοποιούνται (σπανίως) και ισχυρά οξέα (πυκνό H2SO4), δηλαδή ισχυροί όξινοι υγροί καταλύτες που είναι ομογενείς αφού διαλύονται στη μεθανόλη και σχηματίζουν με αυτή ομογενή μίγματα.

Undefined

Ενζυμικά καταλυόμενη μετεστεροποίηση

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον αποτελεί η ενζυμική παραγωγή βιοντίζελ, στα πλαίσια της οποίας η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY έχει διεξάγει στο ΕΜΠ πειράματα μετεστεροποίησης ραφιναρισμένων και μη ραφιναρισμένων φυτικών ελαίων και ζωικών λιπών με τη χρήση ειδικού ενζύμου ως βιοκαταλύτη, σε χαμηλές θερμοκρασίες και με στοιχειομετρικές μοριακές αναλογίες μεθανόλης/ελαίου...

Undefined

Επίδραση του τύπου της αλκοόλης και του νερού

Εκτός από τη μεθανόλη, άλλες αλκοόλες που χρησιμοποιούνται στην όξινη καταλυτική (αλλά και στη βασική καταλυτική) μετεστεροποίηση είναι η αιθανόλη, η προπανόλη και η βουτανόλη. Η μεθανόλη και η αιθανόλη χρησιμοποιούνται πιο συχνά και στην εργαστηριακή έρευνα και στη βιομηχανία βιοντίζελ. Το χαμηλό κόστος αλλά και τα φυσικοχημικά της χαρακτηριστικά (δραστικό και μικρό μόριο) καθιστούν τη μεθανόλη...

Undefined

Εστεροποίηση και Υδρόλυση

Η διεργασία της μετατροπής των καρβοξυλικών οξέων σε μονοεστέρες υπό την παρουσία οξέος ως καταλύτη ονομάζεται εστεροποίηση. Γενικά, η εστεροποίηση είναι η αντίδραση ενός οξέος με μία αλκοόλη για τον σχηματισμό ενός εστέρα και νερού. Στη συγκεκριμένη εστεροποίηση ένα ελεύθερο λιπαρό οξύ αντιδρά με μία αλκοόλη για την παραγωγή ενός εστέρα λιπαρού οξέος και νερού, όπως φαίνεται...

Undefined

Θερμική - μη καταλυτική μετεστεροποίηση

Τα τελευταία χρόνια, εκτός από την βασική και την όξινη μετεστεροποίηση, έχουν αρχίσει να αναπτύσσονται και νέες διεργασίες μετεστεροποίησης. Μία από αυτές είναι η θερμική - μη καταλυτική διεργασία, η οποία πραγματοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες (>180οC) και πιέσεις (>30 bar) απουσία καταλύτη. Μία παραλλαγή της θερμικής - μη καταλυτικής μετεστεροποίησης είναι η αντίδραση με υπερκρίσιμη μεθανόλη.

Undefined

Ετερογενής κατάλυση αντιδράσεων μετεστεροποίησης και εστεροποίησης

Στον τομέα της ετερογενούς κατάλυσης των αντιδράσεων μετεστεροποίησης και εστεροποίησης έχουν γίνει σημαντικά βήματα από ινστιτούτα και ερευνητές αλλά και από την καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY στο ΕΜΠ. Κύριος στόχος των προσπαθειών είναι η δημιουργία και ανάπτυξη καταλυτικών συστημάτων που θα λειτουργούν σε..., αλλά το κυριότερο θα μπορούν να διαχειρίζονται...

Undefined

Οι πρώτες ύλες της παραγωγής βιοντίζελ

Ως πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοντίζελ έχουν δοκιμαστεί διάφορα φυτικά έλαια, που προέρχονται από τους σπόρους διαφόρων φυτών τα οποία για τον λόγο αυτό ονομάζονται ελαιούχα φυτά, καθώς και διάφορα ζωικά λίπη. Από τα έλαια μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν εκείνα που παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και έχουν σχετικά μικρό κόστος, όπως...

Undefined

Σελίδες

Page Back


Subscribe to RSS - Παραγωγή Βιοντίζελ
Κατασκευή Ιστοσελίδων GIM Greek Internet Marketing