Biodiesel – uusiutuva dieselin korvike: valmistus, käyttö ja edut
Biodiesel – uusiutuva dieselkorvike: valmistus kasvi‑ ja eläinperäisestä biomassasta, käyttö ajoneuvoissa ja lentoliikenteessä sekä edut: pienemmät päästöt, kierrätys ja energiaomavaraisuus.
Biodiesel on polttoainetyyppi, joka valmistetaan muuttamalla kasviöljyä, eläinrasvaa, erityyppisiä leviä ja mahdollisesti jopa jätevesiä. Sitä pidetään eräänlaisena uusiutuvana energialähteenä, koska se on peräisin elävistä kasveista ja eläimistä. Sitä voidaan käyttää moottorin käyttövoimana, yleensä ajoneuvoissa, myös lentokoneissa. Se korvaa dieselöljyä, joka on peräisin öljystä, joka on eräänlainen fossiilinen polttoaine.
Biomassasta valmistettu biopolttoaine on erilaista, sillä se ei ole peräisin öljystä ja sen valmistuksessa käytetään erilaista kemiallista prosessia.
Valmistusprosessi
Biodieselin valmistus perustuu yleisimmin transesteröintiin, jossa rasvahapot (triglyseridit) reagoivat lyhyiden alkoholien, yleensä metanolin, kanssa katalyytin (esim. natrium- tai kaliumhydroksidi) läsnä ollessa. Tuloksena syntyy rasvahapon metyylieestrejä (FAME, eli biodiesel) ja glyserolia sivutuotteena. Jos raaka-aine sisältää paljon vapaita rasvahappoja (FFA), käytetään ensin esteröintiä tai esikäsittelyä, jotta katalyytti ei inaktivoidu.
Tärkeitä vaiheita:
- Esikäsittely ja suodatuksenpoisto (poistaa epäpuhtaudet ja vesi)
- Transesteröinti tai vaihtoehtoiset reaktiot (esim. uudet katalyyttitekniikat ja synteettiset reitit)
- Glyserolin erotus ja puhdistus
- Biodieselin pesu ja kuivaus standardien täyttämiseksi
Raaka-aineet ja niiden vaikutus
Tavallisia raaka-aineita ovat muun muassa kasviöljyt (ruokaöljy, rapsi-, soija- tai palmuydinöljy), eläinrasvat ja jäteöljyt sekä tutkimuksessa kasvavat levät. Jäte- ja käytetystä öljystä valmistettu biodiesel voi parantaa ympäristövaikutuksia, sillä se hyödyntää jätemateriaalia.
Käyttö ja yhteensopivuus
Biodieseliä voidaan käyttää sellaisenaan (B100) tai sekoitettuna petrodieseliin eri pitoisuuksina. Tunnettuja seoksia ovat esimerkiksi B5 (5 % biodieseliä) ja B20 (20 %). Monet dieselmoottorit sietävät pieniä seoksia ilman muutoksia, mutta korkeammat pitoisuudet voivat vaatia materiaalimuutoksia, erityisesti polttoainejärjestelmän tiivisteille ja suodattimille.
Ominaisuudet ja ympäristövaikutukset
Biodieselillä on muutamia ominaisuuksia, jotka eroavat fossiilisesta dieselistä:
- Usein parempi voitelukyky ja korkeampi setaaniluku
- Alhaisempi energia-arvo tilavuusyksikköä kohti (eli hieman suurempi kulutus samalla teholla)
- Hyvä biohajoavuus ja vähäisempi toksisuus
- Heikompi kylmäsäilyvyys ja vaikeampi virtaus erittäin alhaisissa lämpötiloissa
Päästöjen osalta biodiesel vähentää usein hiukkas-, hiilimonoksidi- ja häkää (CO) -päästöjä verrattuna fossiiliseen dieseliin. Kuitenkin typpioksidien (NOx) määrä voi joissain olosuhteissa kasvaa, ja lopulliset vaikutukset riippuvat raaka-aineesta, moottorista ja palamisolosuhteista. Elinkaaren aikaiset kasvihuonekaasupäästöt voivat olla merkittävästi pienemmät, erityisesti kun käytetään jäteperäisiä raaka-aineita ja kestävää tuotantotapaa.
Hyödyt ja haasteet
- Hyödyt: uusiutuvuus, paikallinen tuotanto mahdollinen, parempi voitelukyky, pienemmät tiettyjen päästöjen määrät, hyödyntää jätteitä.
- Haasteet: kylmävirtausongelmat, alhaisempi energiasisältö, mahdolliset NOx-piikit, raaka-aineiden saatavuus ja kilpailu ruuantuotannon kanssa sekä maankäytön vaikutukset.
Kestävyys ja sääntely
Kestävän biodieselin tuotanto ottaa huomioon viljelykäytännöt, metsien hävittämisen välttämisen, elinkaarilaskelmat ja sosiaaliset vaikutukset. Euroopassa ja monissa muissa maissa on käytössä laatu- ja turvallisuusstandardit, kuten EN 14214 ja Yhdysvalloissa ASTM D6751, jotka määrittävät biodieselin tekniset vaatimukset.
Varastointi ja turvallisuus
Biodieselin varastoinnissa on huomioitava kosteuden ja biologisen kasvun riski sekä materiaalien yhteensopivuus. Pitkäaikaisessa varastoinnissa saattaa esiintyä hapettumista ja sedimentaatiota, joten suositellaan asianmukaista suodatusta ja lisäaineita tarvittaessa.
Sovellukset ja tulevaisuus
Biodieseliä käytetään laajasti ajoneuvoissa, lämmityksessä, varavoimaloissa ja teollisuuden moottoreissa. Tutkimus keskittyy tehokkaampiin tuotantotapoihin, algiteknologioihin ja synteettisiin reitteihin, jotka voivat laajentaa raaka-ainevalikoimaa ja parantaa kestävyyttä. Ilmailussa käytetään erillisiä biojet-tekniikoita, mutta sama periaate uusiutuvan hiilen hyödyntämisestä pätee.
Yhteenvetona: biodiesel tarjoaa konkreettisen vaihtoehdon fossiiliselle dieselille, erityisesti silloin kun raaka-aineena käytetään jätteitä ja muita kestäviä lähteitä. Samalla sen laajamittainen käyttöönotto vaatii huolellista raaka-aineiden hallintaa, teknisiä ratkaisuja ja sääntelyä.
Biodieselin jalostamo Itävallassa, lähellä peltoja, joilla voidaan kasvattaa öljykasveja
Vanhemmat diesel-Mersut ovat suosittuja biodieselillä ajettavia ajoneuvoja.
Joissakin maissa biodiesel on halvempaa kuin tavanomainen diesel.
Edut ja haitat
Biodiesel on paljon puhtaampaa ja vähemmän saastuttavaa kuin fossiilisista polttoaineista valmistettu dieselpolttoaine. Se toimii myös liuottimena (kuten saippua). Itse asiassa se puhdistaa moottoria niin paljon, että se saattaa irrottaa vanhaa likaa moottorista ja tukkia suodattimet. Kun suodattimet on vaihdettu, se on kunnossa.
Yhdysvalloissa ja useissa muissa maissa on säädetty uusia lakeja, joiden mukaan tavallisen dieselpolttoaineen rikkipitoisuuden on oltava alhainen. Tämä vähentää saasteita, erityisesti happamia sateita, mutta tekee polttoaineesta myös vähemmän liukasta. Biodieselin lisääminen auttaa pitämään polttoaineen liukkaana ja moottorin käynnissä.
Suurin osa biodieselistä on peräisin kasveista. Tämä tarkoittaa, että paljon viljelymaata käytetään kasvien kasvattamiseen polttoainetta varten eikä eläinten ja ihmisten ruokkimiseen. Tutkijat, kemian- ja maatalousinsinöörit tutkivat keinoja, joilla levistä ja suolaisen veden kasveista voitaisiin valmistaa öljyä. Tämä ei veisi maatalousmaata, jota käytetään ruoan viljelyyn. Osa biodieselistä saadaan myös jäteöljystä ja eläinrasvasta, jotka muuten heitetään pois. NASA testaa kananrasvasta valmistettua biodieseliä lentokoneidensa polttoaineeksi.
Kaikilla dieselpolttoaineilla on ongelmia moottorin käynnistämisessä kylmällä säällä, mutta biodieselillä on enemmän ongelmia. Tämä voidaan ratkaista sekoittamalla biodieseliä ja tavallista dieseliä oikealla seoksella. Tai lämmittämällä polttoainetta ennen sen käyttämistä moottorissa. Ajoneuvossa saattaa olla tätä varten sisäänrakennettu lämmitin.
Biodiesel kasveista
Suurin osa biodieselistä valmistetaan öljysiemenistä. Öljysiemen on mikä tahansa siemen, jossa on riittävästi öljyä kasviöljyn valmistukseen.
Brasiliassa risiinipavut ovat parhaita kasveja biodieselin valmistukseen. Saksassa biodieseliä valmistetaan yleensä rapsista. Yhdysvalloissa käytetään yleisesti soijapapuja ja auringonkukansiemeniä. Thaimaassa raaka-aine tulee todennäköisesti palmuöljystä, kookosöljystä, Jatrophaöljystä ja eläinrasvasta. Jatropha-puita kasvaa myös Intiassa ja Afrikassa.
Jotkut valmistavat omaa biodieseliä muuntamalla vanhaa öljyä, jota käytetään ravintoloissa ruoan paistamiseen. Pakokaasu haisee hieman ranskalaisilta perunoilta.
Biodiesel levistä
Jonain päivänä levistä voidaan ehkä valmistaa enemmän biodieseliä kuin nykyisin kasviöljystä. Levää voidaan kasvattaa sellaisissa paikoissa, joissa ei voida kasvattaa ruokaa, joten se ei veisi ruokaa ihmisiltä. Tällä hetkellä se on kuitenkin vielä liian kallista, mutta tutkijat etsivät keinoja, joilla prosessia voitaisiin parantaa.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mitä on biodiesel?
V: Biodiesel on polttoainetyyppi, joka valmistetaan muuttuvasta kasviöljystä, eläinrasvasta, erityyppisistä levistä ja mahdollisesti jopa jätevedestä.
K: Onko biodiesel uusiutuva energialähde?
V: Kyllä, biodieseliä pidetään uusiutuvana energialähteenä, koska se on peräisin elävistä kasveista ja eläimistä.
K: Mihin biodieseliä voidaan käyttää?
V: Biodieseliä voidaan käyttää moottoreiden käyttövoimana, yleensä ajoneuvoissa, myös lentokoneissa.
K: Mitä biodiesel korvaa?
V: Biodiesel korvaa dieselöljyä, joka on peräisin fossiilisesta polttoaineesta eli öljystä.
K: Miten biomassasta valmistettu biopolttoaine eroaa biodieselistä?
V: Biomassasta valmistettua biopolttoainetta ei valmisteta öljystä, ja polttoaineen valmistuksessa käytetään erilaista kemiallista prosessia, kun taas biodieseliä valmistetaan muuttuvasta kasviöljystä, eläinrasvasta, erityyppisistä levistä ja mahdollisesti jopa jätevedestä.
K: Voiko biodieseliä valmistaa mistä tahansa kasvista tai eläimestä?
V: Biodieseliä voidaan valmistaa useista eri lähteistä, kuten kasviöljystä, eläinrasvasta, erityyppisistä levistä ja mahdollisesti jopa jätevedestä.
K: Onko biodiesel ympäristöystävällistä?
V: Biodieseliä pidetään ympäristöystävällisempänä kuin perinteistä dieseliä, koska se on valmistettu uusiutuvista lähteistä ja tuottaa vähemmän haitallisia päästöjä.
Etsiä