Homepage Slider

You are here

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

Τα προϊόντα και παραπροϊόντα της παραγωγής βιοντίζελ

Το κύριο προϊόν της μετεστεροποίησης των φυτικών ελαίων και των ζωικών λιπών με μεθανόλη είναι οι μεθυλεστέρες (βιοντίζελ). Παράλληλα, παράγεται και γλυκερίνη ως παραπροϊόν, σε ποσότητες ίσες με το 10% του βάρους του παραγόμενου βιοντίζελ. Επίσης, από τη διαδικασία παράγονται και μικρές ποσότητες λιπαρών οξέων.

Undefined

Παραγωγική διαδικασία

Όπως αναφέρθηκε, η πλέον διαδεδομένη διεργασία παραγωγής του βιοντίζελ είναι η βασικά καταλυόμενη ομογενής μετεστεροποίηση, δηλαδή η μετεστεροποίηση που πραγματοποιείται με βασικούς καταλύτες που διαλύονται στο αντιδρόν μίγμα. Επιπλέον, η ελαιούχος πρώτη ύλη πρέπει να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις προκειμένου να μετατρέπεται σε βιοντίζελ προδιαγραφών με τη χρήση της συγκεκριμένης συμβατικής διεργασίας.
Undefined

Η έρευνα για το βιοντίζελ στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα η έρευνα που είχε πραγματοποιηθεί μέχρι το 2001 για την παραγωγή βιοντίζελ ήταν πολύ περιορισμένη, παρόλο που υπήρχαν και υπάρχουν μεγάλες πηγές ελαιούχου βιομάζας και ιδιαίτερα φυτικών ελαίων. Εντοπίζοντας την ανάγκη για ανάπτυξη της έρευνας στην Ελλάδα για την παραγωγή βιοντίζελ, τόσο για τη βελτίωση των διεργασιών παραγωγής του όσο και για την διερεύνηση...

Undefined

Νέες διεργασίες παραγωγής βιοντίζελ

Το βασικό αντικείμενο της έρευνας, που πραγματοποίησε η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY στην Εργαστηριακή Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ, ήταν η ανάπτυξη και αριστοποίηση νέων, οικονομικά αποδοτικών και ευέλικτων διεργασιών παραγωγής βιοντίζελ δεύτερης γενιάς, με τη χρήση...

Undefined

Το πρώτο ελληνικό βιοντίζελ

Η Εργαστηριακή Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, με υπεύθυνο τον καθηγητή κ. Νίκο Παπαγιαννάκο και συμμετέχοντες στην επιστημονική ομάδα τους κ.κ. Νίκο Μπαράκο, χημικό - Δρ. χημ. μηχ. ΕΜΠ, Στέργιο Πασιά, Δρ. χημικό μηχανικό ΕΜΠ, Βασίλη Καλοϊδά, Δρ. χημικό μηχανικό ΕΜΠ, ξεκίνησε να παράγει...

Undefined

Μέθοδοι ανάλυσης στην παραγωγή βιοντίζελ

Για την παρακολούθηση της πορείας των αντιδράσεων μετεστεροποίησης και εστεροποίησης, αλλά και για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό των πρώτων υλών και των τελικών προϊόντων, η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY χρησιμοποίησε στο ΕΜΠ, για πρώτη φορά στην Ελλάδα, τις πρότυπες μεθόδους ανάλυσης που ακολούθησαν. Οι βασικότερες αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν...

Undefined

Κάθετη παραγωγή βιοντίζελ από ενεργειακές καλλιέργειες

Μετά τη συγκομιδή ο ελαιούχος σπόρος οδηγείται σε σποροελαιουργείο, όπου εξάγεται το λάδι, ενώ η πίτα αξιοποιείται ως ζωοτροφή ή για την παραγωγή ενέργειας. Το παραγόμενο λάδι ραφινάρεται (εξευγενίζεται) και οδηγείται στη μονάδα του βιοντίζελ, όπου μετατρέπεται σε βιοντίζελ, ενώ η γλυκερίνη (παραπροϊόν) μπορεί να αξιοποιηθεί, π.χ. ως πηγή παραγωγής ενέργειας. Το βιοντίζελ οδηγείται...

Undefined

Κάθετη παραγωγή βιοντίζελ από διάφορες ελαιούχες ύλες

Μία σύγχρονη καθετοποιημένη διαδικασία παραγωγής βιοντίζελ δεύτερης γενιάς, με την οποία θα μπορούν να επεξεργάζονται φθηνές πρώτες ύλες (απόβλητα λίπη και έλαια κ.λπ.) και θα μειώνεται δραστικά το κόστος παραγωγής του, πρέπει να περιλαμβάνει:

Undefined

Pages

Page Back


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