BIODIZEL-ekološko gorivo 21 veka

Najznačajnije obeležje 20 veka svakako je apsolutna dominacija nafte, kao pogonskog goriva za transport i mehanizaciju.Nafta je pre svega, značajna zbog velike toplotne moći, prilične rasprostranjenosti nalazišta i relativno jednostavne eksploatacije i manipulacije. Pogodna je za različite vidive prerade pa se iz nje može dobiti široka lepeza proizvoda za vrlo različite namene. Pored toga nafta je značajna sirovina u hemijskoj industriji. Sa razvojem industrije, naročito hemijske potrošnja nafte je sve više rasla a njena cena na tržištu uzrokovala je ekonomske poremećaje koji su doveli do poskupljenja osnovnih životnih nanirnica što je neminovno dovelo do pada životnog standarda stanovništva, a svet neminovno podelila u dve kategorije na one koji je imaju i one koji je nemaju. Dobija se iz fosilnih ostataka, dakle neobnovljivih izvora tako da stručnjaci predviđaju skoro iscrpljivanje njenih izvora, što je svrstalo naftu u red strateških sirovina. Najrazvijenije zemlje koje su ujedno i najveći potrošači nafte odavno su počeli da razvijaju programe za proizvodnju alternativnih goriva koje bi smanjilo upotrebu nafte i možda čak njenu potpunu zamenu i to kroz upotrebu alternativnih izvora energije koji se dobija od obnovljivih izvora.Istraživanja su pokazala da su najperspektivnija alternativna goriva tzv. biogoriva, odnosno goriva dobijena iz biomase. Jedno od alternativnih goriva koje se dobija iz obnovljivih izvora, svakako je biodizel. Biodizel je komercijalni naziv za metil – estar (ME) bez dodatog mineralnog goriva. Biodizel je stardardno tečno nemineralno gorivo. Biodizel je potpuno biorazgradiv, nije toksičan, redukuje štetne gasove koji stvaraju efekat staklene bašte. Danas se masovno koriste dve vrste goriva alkohol i biodizel. I jedno i drugo gorivo mogu se upotrebljavati samostalno ili uz dodatak konvekcionalnim gorivima.

Da bi neko gorivo bilo prihvaćeno kao konvecionalno potrebno je:- da gorivo potiče od obnovljivih izvora;- da izvor goriva odnosno sirovina lako dostupna- da karakteristike goriva budu iste ili slične sa postojećim mineralnim gorivima - da proizvodnja bude jednostavna i jeftina, a dobijeni proizvod jeftiniji - da je manipulacija kao i njegovo skladištenje bude jednostavno, bezbedno i

jeftino- da je postojan pri skladištenju - da je kompatibilno sa motornim uljima i ostalim mazivima, a da se njegovom

primenom ne smanjuje vek trajanja motora, niti smanjuje pouzdanost motorskih sistema i motora kao celine

- da mu je cena manja ili ista kao i cena konvencionalnog goriva

Biodizel ili meil-estar je hemijsko jedinjenje koje nastaje u procesima transesterifikacije ulja ili masti biljnog i životinjskog porekla. Metil-estar je hemijsko jedinjenje koje se dobija tzv. transesterifikacijom, odnosno hemijskom reakcijom viših nezasićenih masnih kiselina i alkohola u prisustvu katalizatora. Biodizel se može proizvesti od:

- svih vrsta masti i ulja biljnog i životinjskog porekla kao što su (repičino ulje, suncokretovo, kukuruzno, ulje uljane repice itd.)

- od otpadnog ulja iz restorana i domaćinstava- od svih vrsta viših masnih kiselina

Kao sporedni proizvod ove hemijske reakcije (transesterifikacije) nastaje trohidroksilni alkohol, glicerol koji takođe predstavlja značajnu sirovinu koja ima široku primenu u industriji.Ideja o korišćenju biljnih ulja kao goriva za motore je vrlo stara i seže do samih početaka upotrebe motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Na svetskoj izložbi u Parizu, 1900. godne, Nemac Rudolf Dizel, otac savremenih dizel motra, demonstrirao je rad dizel motora sa pogonom na ulje kikirikija. Iako je demonstracija bila uspešna, projekat nije zaživeo, jer je upravo u to doba svet otkrivao ogromne prednosti nafte kao energenta. Sve do prve naftne krize, 1973. godine, osim za vreme dva rata, svet nije razmišljao o mogućoj nestašici nafte.Danas je situacija takva, da je Evropska unija propisima obavezala zemlje članice da do kraja 2006. godine sva dizel goriva koja se proizvode i distribuiraju na prostorima EU

moraju u sebi sadržati najmanje 5% biodizela. Predviđeno je da se 2020. godine čak 20% svih energetskih potreba zemalja članica podmiruje korišćenjem različitih vrsta biogoriva, među kojima je i biodizel.

Dobijanje biodizela

Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela zavisi od specifičnih uslova i prilika u konkretnim zemljama (klima, zastupljenost pojedinih poljoprivrednih kultura, ekonomski razvoj zemlje, navike stanovništva u pogledu sakupljanja sekundarnih sirovina i sl). U Evropi se za proizvodnju biodizela najviše koristi ulje uljane repice (82,8%) i ulje suncokreta (12,5%), dok se u Americi najviše koristi ulje soje. U azijskim zemljama intenzivno se koristi i palmino ulje (najčešće kokosove palme). Metil-estar repičinog ulja najčešće se označava akronimima MERU ili MER, a metil- estar suncokretovog ulja, akronimom MESU. Suncokret je u našem narodu odavno poznat kao uljarica, najviše zato što je njegovo ulje najrasprostranjenije među jestivim uljima. Široj javnosti je uglavnom poznat i postupak gajenja i prerade suncokreta. Uljana repica nije toliko poznata široj javnosti, a praktično je najznačajnija među sirovinama za dobijanje biodizela. Zato će u daljem tekstu biti iznete osnovne informacije o ovoj biljnoj kulturi i načinu njene prerade.

Uljana repica (Brassica napus L. ssp. oleifera) ranije je korišćena najviše za dobijanje stočne hrane, a ređe i konzumnog ulja. To je jednogodišnja zeljasta biljka koju u periodu cvetanja krasi jarko žuti cvet. Za dobijanje ulja koristi se seme ove biljke. U proseku, seme uljane repice sadrži 40-48% ulja, tj. viših masnih kiselina heterogenog sastava i 18-25% belančevina. Ulje iz semena sadrži različite masne kiseline, od kojih su neke (zasićene) vrlo pogodne za proizvodnju biodizela (oleinska 60% i linolna 15 %), dok su neke manje pogodne (linoelinska 10% ) ili čak nepoželjne (eruka 2%). Uljana repica sa ovakvim sastavom semenskog ulja pripada tzv. ¨0¨ kulturama koje su kod nas u proizvodnji već dvadesetak godina i danas su još uvek rasprostranjene. Postupcima daljeg oplemenjivanja ove kulture dobijene su tzv. ¨00¨ kulture koje su delom zastupljene i kod nas. One u sastavu svog semena imaju manje od 0.1% eruka masne kiseline, kao i izmenjen odnos učešća zasićenih i nezasićenih masnih kiselina. Poslednjih godina u Evropi je otpočelo gajenje tzv. ¨000¨ kulture sa još povoljnijim karakteristikama semenskog ulja.

Ulje iz semena uljane repice dobija se postupkom presovanja u presma različitog kapaciteta ili kombinovanim procesima presovanja i ekstrakcije. Posle ekstrakcije ulja iz semena dobija se tzv. sačma uljane repice koja u sebi sadrži 35-40% belančevina povoljnog sastava aminokiselina, pa je stoga vrlo pogodna za proizvodnju stočne hrane. Ovo je još jedan značajan ekonomski aspekt korišćenja uljane repice. Pored ulja, kao osnovnog proizvoda, sačme i glicerola, kao nusproizvoda eterifikacije pri proizvodnji MER-a, dobija se i značajna količina slame, odnosno biomase. Slama uljane repice se može stoprocentno iskoristiti bilo kao sirovina u industriji i građevinarstvu, bilo kao gorivo.

Prerada semena uljane repice radi dobijanja biodizela ima dve faze. Prva faza je proizvodnja ulja, a druga, je transesterifikacija repičinog ulja. Dobijanje ulja iz uljane repice može se vršiti i u malim, individualnim postrojenjima. U takvim postrojenjima postupak transekstrakcije ulja je putem hladnog presovanja, posle čega je neophodno vršiti filtriranje ulja. Kao ostatak postupka presovanja nastaje tzv. pogača (presovana zrna očišćena od ljuske) koja se dalje koristi u proizvodnji stočne hrane. Stepen izdvajanja ulja u ovakvom postupku je oko 70%. Posle predpresovanja nastaje sirovo ulje i pogača. Sirovo ulje se dalje filtrira ili se podvrgava postupku rafinacije. Pogača se usitnjava i podvrgava tečnoj ekstrakciji, posle čega se dobija uljna sirovina i tzv. mulj. Uljna sirovina se zatim filtrira i destiluje, a potom rafinira, pa se dobija rafinirano ulje. Mulj se suši i melje, posle čega se formira pogača koja se koristi za stočnu hranu. Stepen izdvajanja ulja u ovakvom postupku iznosi 98%. Moguće je koristiti i sličan

skraćeni postupak, u kome se pogača ne podvrgava daljoj ekstrakciji. Stepen izdvajanja ulja je u tom slučaju oko 85%. Ovako dobijena ulja koriste se u postupku esterifikacije.

Biodizel je prvo, i za sada jedino, alternativno gorivo koje je prošlo kompletnu evaluaciju izduvne emisije i potencijalnih zdravstvenih rizika po programu propisanom od strane Agencije za zaštitu životne sredine SAD (EPA - Environmental Protection Agency). Ovaj program uključuje najoštrije procedure ispitivanja radi certifikacije goriva. Podaci dobijeni iz ovih ispitivanja predstavljaju najpotpuniji inventar uticaja biodizela na životnu sredinu i ljudsko zdravlje.

Ova ispitivanja su pokazala da dizel motori sa pogonom na biodizel imaju značajno manju emisiju dima i čestica. Smanjenje emisije u proseku iznosi oko 40%. Niža emisija dima i čestica postiže se i pri primeni mešavine konvencionalnog dizel goriva i MER-a. Slični rezultati se dobijaju i u pogledu redukcije emisije ugljenmonoksida (smanjenje oko 40%) i ugljovodonika (smanjenje oko 65 %). Emisija oksida azota pri pogonu dizel motora na biodizel veća je u proseku oko 10%.

Značajno je istaći i da je emisija policikličnih aromatičnih ugljovodonika (PAH - Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), izrazito kancerogenih frakcija čestične emisije, niža za oko 80%. Što se tiče emisije ugljendioksida, koji doprinosi nastanku efekta staklene

bašte, sagorevanje biodizela u motorima ne povećava emisiju ovog gasa u odnosu na emisiju koja bi nastala u prirodnom životnom ciklusu uljane repice. Znači da je u pogledu doprinosa efektu nastanka staklene bašte biodizel neutralan.

Toplotna moć biodizela je za oko 10 % niža od toplotne moći konvencionalnog dizel goriva, što ima za posledicu smanjenje snage motora. Ipak, zahvaljujući većoj viskoznosti biodizela efikasnost sistema za ubrizgavanje je, pri nepromenjenim parametrima ubrizgavanja, veća.

Korišćenje biodizela ne oštećuje motor. Naprotiv, dobra maziva svojstva ovoga goriva doprinose manjem trošenju elemenata klipno-cilindarske grupe, kao i elemenata sistema, za ubrizgavanje. Poslednjih godina insistira se na smanjenju sadržaja sumpora i aromata u dizel gorivu, čime se znatno pogoršavaju maziva svojstva goriva. Mešanjem konvencionalnih dizel goriva i MER-a, čak i u malom procentu, značajno se poboljšavaju maziva svojstva goriva. Na taj način može se u potpunosti nadoknaditi manjak mazivosti nesumpornih goriva, a pri tome se poboljšava i kvalitet izduvne emisije.

Biodizel kao biolož uljeBiodizel, može se koristiti i kao biolož ulje. Prednost nove vrste grejnog ulja u odnosu na dizel je u tome što ima manje zagađenja prilikom sagorevanja, a pravi se od uljane repice. Zbog toga je manje opasno po okolinu, a smanjuje zavisnost od uvoznih sirovina (nafte). Veće korišćenje 5% biodizela, na primer, znači smanjenje uvoza stoprocentnog dizela. Ali, količine bio-dizela trenutno su nedovoljne da bi se svi potrošači snabdeli njime u potrebnim količinama. Neka svojstva biodizela čine ga nepodesnim za primenu u visokim koncentracijama. Na primer, čisti biodizel ne toči se najbolje na niskim temperaturama, što bi moglo da stvori probleme u njegovom skladištenju u rezervoarima na otvorenom, u područjima sa hladnijom klimom. A moć rastapanja mu je takva da može da probuši čak i gumenu izolaciju, usput, da pokupi godinama nagomilani naftni mulj iz prljavih rezervoara, i njime zapuši filtere i protok goriva. Dugoročno, stručnjaci misle da je rešenje upravo u pronalaženju načina za što masovnijim korišćenjem bio-goriva koja mogu da se obnavljaju, prerađuju iz svog otpada i više puta koriste. Time će se postići da potrošači i njihovi snabdevači budu manje zavisni od drugih u obezbeđenju potrebnih količina ulja za grejanje