Използване на рапица в дизелови двигатели; Селскостопански сектор
В началото на появата на двигателите с вътрешно горене вече се използват естествени горива. Рудолф Дизел първоначално задвижва двигателя си с фъстъчено масло, тъй като операцията с въглища на прах не работи. Отличните свойства и ниската цена на бензина и дизела, получени от суров нефт, скоро изместиха използването на други горива в технологията на двигателите с вътрешно горене. Запасите от нефт обаче ще свършат с времето, така че интересът се насочва към други горива.
Днес в света има около 1 000 000 000 (един милиард) автомобила и броят им нараства с 50-70 милиона годишно. До 2035 г. автопаркът в света ще надхвърли два милиарда. Броят на тракторите е с почти два порядъка по-малък, приблизително 15 милиона, и два милиона нови трактора се пускат в експлоатация по целия свят всяка година. Унгарският тракторен парк е приблизително 120 хиляди.
Фигура 1. История и бъдеще на обемите на производство на петрол (Източник: Evolution, списание SKF 2013. 3.sz. 10.p.)
Колко време ще е маслото?
Добре известно е, че суровият нефт, който подхранва днешните превозни средства, рано или късно ще свърши. Количеството извлечено масло няма да може да се справи с увеличаването на броя на превозните средства. Историята на ежедневното производство на суров нефт в света и оценка на очакваното му развитие са илюстрирани на фигура 1. Въз основа на това, пиковата стойност на дневното количество конвенционален суров нефт, който може да бъде извлечен от земните дълбини, ще достигне своя връх след няколко години. С възможното извличане на неконвенционални петролни източници (например петролни шисти) значително количество суров нефт ще бъде на разположение на човечеството за приблизително сто години. Вместо бензин и дизел за моторни превозни средства, трябва да има постепенно преминаване към алтернативни горива и алтернативни задвижващи системи (например електрически) вместо двигатели с вътрешно горене. Производството и използването на възобновяеми растителни горива също е започнало.
Тракторите и селскостопанските мобилни машини за дълго време ще се задвижват от двигатели с вътрешно горене. Постепенното увеличение на цената на дизела ще улесни въвеждането на алтернативни горива в селскостопанската технология.
Биодизелът идва
Гамата от алтернативни моторни горива, произведени от биологични материали, се нарича биогорива. Изглежда очевидно, че растителните масла могат да се използват за задвижване на дизелови двигатели. Суровините могат да бъдат разнообразни, като рапично масло, соево масло, слънчогледово масло, палмово масло и други подобни. В допълнение към горното, може да се има предвид и използвано олио за готвене и животински масла като рибено масло. За съжаление тези масла не могат да се използват директно върху съществуващите дизелови двигатели, изгарянето им в двигателя е несъвършено и буталата се забиват по време на кратка работа поради отлагания. След известна обработка растителните масла могат да се използват в днешния дизелов двигател. Преработените растителни масла се наричат биодизел. Според най-често използваната класификация съществуват първични и вторични биогорива.
Биодизел от първо поколение
Пропелент на дизелов двигател, произведен чрез естерификация на растителни масла (триглицериди), се нарича биодизел от първо поколение. Естерификацията се извършва с метанол или етанол, като се използва течен катализатор, най-често калиев хидроксид. По време на процеса се образува свободен глицерол като страничен продукт, който се отделя. Разбира се, катализаторът също трябва да бъде отстранен.
Естерификацията води до образуването на метилов естер на мастна киселина или етилов естер на мастна киселина, в зависимост от това дали триглицеридът реагира с метанол или етанол. Тези продукти се наричат биодизели от първо поколение. Общото наименование на биодизелите се отнася до произхода на естественото масло.
Моторното гориво, произведено от рапично масло чрез процес на естерификация с използване на метанол, се нарича естер на рапица, съкратено RME. Поради своята незадоволителна стабилност при съхранение и няколко други неблагоприятни свойства, биодизелът RME се използва главно като смесващ компонент за дизеловия газьол.
В случай на хидрогенирано растително масло няма консенсус относно това дали то трябва да се разглежда като гориво от първо или второ поколение. Хидрогенирането при високо налягане и температура превръща съединенията, съставляващи растително масло. Хидрогенираното растително масло може да се използва без ограничения за работата на съвременните дизелови двигатели, но като недостатък трябва да се посочат високите инвестиционни изисквания на производственото оборудване.
Биодизел от второ поколение
При производството на биогорива от второ поколение цялата маса на биомасата - и не само семената - се използва, използвайки по-скъпи технологични процеси. По този начин трябва да се обработват значително по-малки земеделски земи, за да се получат същите количества биогорива.
Биодизелът от второ поколение е т.нар BTL (Biomass to Liquid) има отлични физични и двигателни свойства на дизела. Той има характеристиките на биодизел от първо поколение, но също така значително по-добри физически и двигателни характеристики от конвенционалния дизел. Те се приготвят чрез синтеза на Fischer-Tropsch. Те вече работят напр. Във Финландия, Германия има заводи, които произвеждат BTL пропеленти за търговски цели.
Трябва да се спомене био-диметилов етер (Bio-DME) двигателно гориво, което е отлично за работа с дизелови двигатели в допълнение към двигателя на Otto. Сред етерите, произведени от биологични суровини, обещаващото моторно гориво се получава чрез каталитична дехидратация на метанол или, подобно на биоетанола, чрез каталитична реакция на синтетичен газ от биомаса.