Какво ще се случи, ако към горивото се добави биоетанол? Биоетанолов бензин

Кандидат на техническите науки С. КАРПОВ, доцент в Руския държавен университет по петрол и газ име И. М. Губкин.

В следващата публикация, подадена от благотворителната фондация „В. Потанин” (предишна публикация „Наука и живот”, № 2008), говорим за спешна задача на деня - подобряване на екологичната безопасност на автомобилния транспорт.

Биоетанолът се получава от различни суровини - от зърно и картофи до царевични стъбла и дърво.

с изключение на дизелово гориво   в "био-бензиностанция" автомобилът може да бъде напълнен със смес от бензин с етанол Е10 или алтернативно гориво Е85.

ПЕТРОЛ И ЕТАНОЛ

Авангардните технологии направиха възможно създаването на алтернативни видове моторни горива, които са възобновяеми, напълно изгорени и по-надеждни от традиционния бензин. Това е предимно биоетанол - етилов алкохол (C 2 H 5 OH). Той се произвежда чрез ферментация на почти всяко вещество, съдържащо нишесте или захар, като зърна, картофи, захарна тръстика, йерусалимски артишок, други селскостопански растения, отпадъци от храни и напитки. Проучванията показват способността да се произвежда биоетанол и от целулоза, която се намира в дърво, в царевични стъбла, оризови люспи и просо. Производството на биоетанол може значително да стимулира селскостопанското производство, икономиката и подобряването на околната среда.

Днес много фермери в западните страни инвестират в изграждането на предприятия за производство на етилов алкохол, повишават цените на зърното, участват в разпределението на печалбите. Използването на етанол е много полезно по един друг начин: изгарянето на алкохол дава възможност да се получи 34 процента повече електроенергия, отколкото е изразходвано за неговото производство. От един кубичен метър обработено зърно се получават 270-290 l чист (абсолютизиран) етанол заедно с някои ценни странични продукти.

В повечето случаи не се използва чист биоетанол, а в смес с бензин, за да се увеличи октановото число и да се намали токсичността на отработените газове. Има два основни начина за използване на биоетанол като компонент на автомобилното гориво.

1. Под формата на смес от 10 обемни процента етанол с 90 процента безоловен бензин. В Съединените щати, тя е наречена газьол или безоловно гориво от ИТ и се използва широко при експлоатацията на превозното средство през гаранционния период. Горивото EYU може да се използва и в двигатели с малък обем: в косачки, извънбордови двигатели, верижни триони, косачки и други подобни устройства. В резултат на прилагането на EY, потреблението на петролни продукти се намалява с 6%; 1 - емисии на парникови газове; 3 - използването на изкопаеми горива.

Въпреки това, въпреки че горивото Е10 дава възможност за намаляване на емисиите на замърсители в околната среда, то не се счита за алтернативно гориво.

2. Като основен компонент на горивото - смес от 85% етанол с 15% безоловен бензин, който в САЩ се произвежда под марката E85.

Автомобилните компании бързо увеличават броя на превозните средства, работещи с E85 - превозни средства с гъвкаво гориво (FFV), т.е. „превозни средства с универсален разход на гориво“ (AUPT). Автоматизираните системи за захранване с гориво ви позволяват да регулирате обема на смесените продукти, така че първо да зареждате с ИТ, а следващия път лесно можете да използвате E85 или традиционен бензин. Горивото E85, както и високо концентрираните смеси E95 (95% етанол и 5 бензина) се считат за алтернативни горива. Етанолът, добавен към бензина, допринася за пълното му изгаряне.

В резултат на използването на E85 и E95 потреблението на петролни продукти намалява съответно с 73-75 и 85-88%, съответно с 14-19 и 19-25 - емисии на парникови газове; 34-35 и 42-44% използване на изкопаеми горива.

Първият бензин с добавка на биоетанол EY се появи на пазара през 70-те години, а сместа E-85 - в средата на 90-те години.

АВТОМАТИЧНИ ИЗПУСКАТЕЛНИ ГАЗОВЕ И ЧОВЕШКО ЗДРАВЕ

Използването на автомобилно гориво с пълно изгаряне на вида биоетанол и неговите смеси е един от начините за подобряване на екологичната ситуация: въздухът на големите градове е замърсен главно от транспортни емисии. Продуктите на изгаряне на бензин съдържат много опасни и нездравословни вещества.

въглеводороди(СН). Маслото и бензина са смес от над 250 различни въглеводороди. Много от тях са токсични, някои са канцерогенни (причиняват рак). Въглеводородите влизат в атмосферата чрез преливане на гориво от резервоари и резервоари, презареждане с горивни резервоари, с непълно изгаряне на гориво, смесено с отработени газове. Превозните средства отделят до 50% от общите въглеводородни емисии в атмосферата. А при изгарянето на биоетанол (алкохол) не се изхвърлят въглеводороди: C 2 H 5 OH + 3 O 2 = 2 C 0 2 + 3 H 2 O. За разлика от изгарянето на изкопаеми горива, където се изразходва въглерод, натрупан в продължение на милиони години, използването на етанол затваря въглеродния цикъл.

озон(O 3, фотохимичен смог) се образува във въздуха чрез взаимодействие на въглеводороди с азотни оксиди в слънчева светлина. В спокойно време през горещото лято смогът създава кафява мъгла в долните слоеве на атмосферата. Това е опасно: високото ниво на околоземния озон причинява дихателна недостатъчност при хората, вредни за растителността, но не възпрепятства вредното слънчево ултравиолетово лъчение, тъй като плътността му е все още по-ниска, отколкото в озоновия слой на Земята. Отбелязано е и свързването на озоновото замърсяване с увеличаване на броя на респираторните заболявания. Но проучвания, проведени в САЩ, показват, че изгарянето на смеси от бензин с биоетанол и чист бензин произвежда приблизително същото количество озон. Това се дължи на високата летливост на сместа, изпаряване при по-ниски температури.

алдехиди(R-COH, където R или Н, тогава той е формалдехид, HCOH, най-отровното и опасно вещество, или CnH 2n + 1, където n =1, 2, 3; по-тежки алдехиди в двигателя практически не се образуват) - продукти на изгаряне на смеси от етанол, чиято концентрация е малко по-висока, отколкото при използване на чист бензин, но все още е малка и, освен това, намалява поради използването на триканални каталитични конвертори, стоящи на съвременни автомобили. Кралското общество на Канада нарече вероятността за тяхното отрицателно въздействие върху човешкото здраве "далечно".

Въглероден оксид(CO, въглероден оксид) е отровен газ. Образува се по време на непълно изгаряне на нефтени горива, които не съдържат кислород в молекулярната структура. Той се откроява особено, когато към двигателя постъпва излишното количество гориво, например, за да се стартира на студено. Ето защо превозните средства, работещи при ниски температури (както и при спиране на задръствания и по-нататъшен трафик през зимния сезон), отделят значителни количества въглероден оксид. Според Министерството на енергетиката на САЩ, 82% от въглеродния оксид, 43% от реактивните органични газове (прекурсори на образуването на озон) и 57% от азотните оксиди в градовете идват от петролни горива. При добавяне на биоетанол, съдържащ кислород, горивото изгаря по-пълно и съдържанието на СО намалява с около една трета.

Въглероден диоксид(CO 2) - въглероден диоксид, продукт на горене от каквото и да е гориво; той е нетоксичен, но допринася за парниковия ефект и глобалното затопляне. Употребата на биоетанол не води до значително увеличение на въглеродния диоксид в атмосферата.

Азотни оксиди(NOx) се образуват при високи температури. Те влияят върху образуването на околоземен озон (фотохимичен смог). Добавянето на биоетанол към бензина понижава температурата на изгаряне на въздушно-горивната смес в цилиндрите на двигателя, което води до намалени емисии на азотни оксиди, както и някои нежелани компоненти на бензина. Редица проучвания показват, че използването на горивни смеси с етанол може леко да увеличи емисиите на азотни оксиди при експлоатация на превозни средства при екстремни условия.

ДРУГИ ХРАНИТЕЛНИ ДОБАВКИ КЪМ ГАЗОЛИН

Метанол, метил или дървесен алкохол (CH3OH) се произвежда от природен газ или въглища. Това е много токсично и силно корозивно вещество, по-летливо от етанола; той е по-вреден за пластмасовите и гумените части на системата за подаване на гориво.

Етил трет-бутил (ЕТВЕ, (СНЗ) 3СОСНз) и метил трет-бутил (МТВЕ, (СНЗ) 3СОС2Н5) етери са високооктанови ниско летливи компоненти на кислородсъдържащото гориво; те могат да бъдат получени чрез взаимодействие на етанол или метанол с изобутилен СН2: С (СНЗ) 2, съответно. Разрешава се добавянето на безоловен бензин: МТБЕ - в количество, което не надвишава 15%, ЕТБЕ - до 17%.

Много автомобилни компании не предоставят гаранция за автомобили, когато използват горива на база метанол поради вредното въздействие върху материалите, но одобряват използването на етанол. В същото време в целия свят (в САЩ от 2006 г.) се налагат ограничения върху потреблението на МТБЕ поради замърсяването на водните ресурси по време на разливи и течове. По този начин се изследва поведението на други видове бензинови добавки, включително етанол във високи концентрации. Тъй като етанолът е напълно разтворим във вода, той може да се открие в големи количества в подземните води, където става основен разтворим замърсител. Сорбцията, изпарението и абиотичното разлагане намаляват леко концентрацията. Следователно, поведението и движението на етанол и други бензинови оксигенати в подземните водоносни хоризонти се дължат предимно на тяхното биологично разлагане.

Колкото по-разклонена е молекулната верига на веществото, толкова по-бавно се разлага. Разклонените кислородсъдържащи органични съединения, включително МТВЕ, се съхраняват дълго време и се натрупват в средата. А молекулата на етанола е проста, микроорганизмите го разграждат бързо. Микробите, участващи в метаболизма на етанола, са обичайни навсякъде и активно консумират етанол както при аеробни, така и в анаеробни условия.

Горивото за биоетанол е сравнително скъпо, но има голямо бъдеще, защото е екологично чист, а с държавна подкрепа ще може да се конкурира по цена с бензин. Автомобилните горива с биоетанол стават все по-уверени в целия свят.

литература

Капустин В.М., Глаголева О.Ф. и др. Част I.-М .: Колос, 2005.

Sedlacek D. Ethanol, асоциация за възобновяеми горива // Възобновяеми горива, 2002.

Уанг М., Сарикс С. и Сантини Д. Ефекти от емисиите на гориво и парникови газове // ANL / ESD-38. Център за изследвания в областта на транспорта, отдел "Енергийни системи", Национална лаборатория в Аргон, януари 1999 г.

Респираторни проблеми в 13 U.S. Градове // Харвардски университет, училище за обществено здраве, за Американската асоциация по белите дробове, юни 1996 г.

Урбанчук Ж. Релеф: Мандат за етанол за цените на бензина на дребно в Онтарио. 12 юли 2004 г.

Сравнение на Калифорнийския реформиран бензин с федералния преформулиран бензин // Алтернативи надолу по веригата, Информационен документ № 970401, април 1997 г., 4 стр.

От 2014 г. насам е подписан закон за задължителното съдържание на 5% биоетанол в бензина и 7% от 2016 г. Какво очаква нашите коли с трансфер на биогориво?

Защо водачите се страхуват да преминат към биогорива

В САЩ

Резултатите от ново проучване, публикувано в САЩ, предполагат, че използването на смес от бензин с биоетанол * като гориво може да причини повреда на двигателя. Проучването е проведено от консултантска фирма FEV по поръчка на Координационния съвет за научни изследвания - организация, която проучва проблемите на автомобилните превозни средства.

В САЩ осем различни двигатели, произведени между 2001 и 2009 г., са били подложени на експеримент. За чистотата на експеримента всяка кола, работеща с гориво Е15 (съдържащ 15% биоетанол), отговаря на същия контролен автомобил на стандартен бензин. По време на 500-часовия цикъл, еквивалентен на около 160 000 километра, бяха измерени параметри като компресия в цилиндрите, износване на двигателя, емисии.

В резултат на това два от осемте двигателя, работещи на E15, бяха повредени и започнаха да показват по-ниска производителност. Те започнаха да пропускат прекъсване на запалването, увеличен разход на гориво и също така открили повреда на седалките на клапаните и самите клапани. Третият двигател показа повишена емисия на отработени газове, надвишавайки нормата, разрешена от закона.

По-рано Американската агенция за опазване на околната среда одобри използването на горива от клас E10 и E15. Въпреки това, автомобилопроизводителите, включително Honda, Hyundai, Kia, Nissan, Subaru, Suzuki, Toyota, както и Aston Martin, Ferrari, Maserati и McLaren, са против, заявявайки недопустимост на използването на вредни горива превозни средства, под прикритието на говоренето за спестяване на ресурси и екология.

В Европа

В страните от ЕС, и по-специално в Германия, решението за преминаване към E10 беше многократно отложено. И само от началото на 2011 г. германското правителство взе „волево” решение да премине към ново гориво. Причината беше в страха, че много собственици на „стари“ автомобили ще се сблъскат със значителни проблеми, тъй като двигателите на по-ранните модели просто не са пригодени да работят върху бензино-етаноловата смес.

До ден днешен 60-70% от шофьорите отказват да преминат към ново гориво, защото въпреки всички уверения от експертите, те се страхуват да развалят двигателите на автомобилите си. Те също са недоволни от факта, че консумацията на E10 е значително по-висока и затова предпочитат да зареждат с много по-скъп бензин А-98, който в Германия се нарича Super Plus. Поради рязкото нарастване на търсенето на Super Plus, петролните рафинерии нямат време за обработка на поръчките. Но с бензин Е10, складовете за гориво са безнадеждно пренаселени, тъй като почти никой не иска да го купи, пише Deutsche Welle.

Водачите нямат достатъчно информация за характеристиките на различните видове гориво. Повечето потребители в Германия обаче срещнаха тази идея с Super E10 с байонети. Всъщност, според Федералния автомобилен отдел (КБА), Супер Е10 не може да се излива в резервоари от четири милиона автомобила, тоест всеки десети от регистрираните във Федерална република Германия. Дори едно зареждане с гориво може да има най-сериозни последствия. В същото време, първоначално жертвата няма да забележи никакви признаци на разрушителна активност на етанола - нито шум, нито треперене. Всичко ще се случи по-късно и съвсем неочаквано, предупреждават експерти.

Така, етанолът е опасен за алуминиеви и гумени части на автомобили Mercedes C 200 CGI и CLK 200 CGI от 2002-2005 г., за автомобили Opel Vectra, Signum, Zafira с двигатели 2.2-Direct-Motor, както и за Citroën и Nissan (до 2000 г.) с двигатели GDI и много други, които се появиха в близкото минало.

Автомобилните клубове са пуснали списъци с автомобили, които не могат да се зареждат с бензин Super E10. Но никой няма да даде гаранции, че колата ви не е опасна, защото не е известно какви компоненти и части са били използвани, например по време на ремонта.

Въпреки това, най-голямата критика не е дори самата Е10 или начините за нейното производство, а преди всичко плановете на германското правителство, което реши да подобри екологичната ситуация единствено чрез нов „зелен” бензин, като пренебрегва други възможности. По-специално се отбелязва, че използването на етанол за производството на електричество, което ще се използва за зареждане на автомобили с електрически мотор, е няколко пъти по-ефективно. И така, с същото количество консумиран етанол - електрически автомобил ще пътува с 80% повече от автомобил с бензинов двигател на E10. Немските „Зелени” нарекоха въвеждането на Е10 „най-неефективния метод” за подобряване на околната среда.

Биоетанол и неговото въздействие върху автомобилните системи

Биоетанол (просто казано - алкохол) се получава в процеса на преработка на растителни материали. По-голямата част от световния биоетанол се произвежда от царевица и захарна тръстика, но могат да се използват и други култури с високо съдържание на захар или нишесте: маниока, картофи, захарно цвекло, ечемик и др.

Положителни точки

Етанолът е по-евтин от бензина, така че моторното гориво на базата на бензин и биоетанол също ще бъде по-евтино, но не много.

Сместа от бензин и алкохол съдържа по-малко сяра, бензол и други вещества, вредни за двигателя. Съответно, броят на продуктите на горенето намалява, което води до повишено износване на двигателя и окисляване на маслото на двигателя. В резултат на това и двигателното масло, и двигателят издържат по-дълго. По същата причина свещите продължават по-дълго, а изпускателната тръба на автомобила става по-екологична.

Етанолът гори по-ефективно, има по-ниска топлопроводимост и високо октаново число. В резултат на това двигателят работи по-стабилно, намалява се рискът от прегряване на двигателя и изгарянето на всмукателните клапани, няма опасност от детонация.

Отрицателни точки

Наред с предимствата, биогоривата на биоетанол имат няколко недостатъка.

Етанолът е силен разтворител и окислител и следователно може да повреди уплътненията и другите пластмасови части на автомобила (за да се предотврати това, неръждаема стомана, пластмаса и др.).

Една от проблемите е свързана със съдържанието на вода в етанол, която остава дори след най-пълното пречистване (дехидрогениране). Проблемът е, че етанолът се отличава и с високата си електрическа проводимост, която в комбинация с вода го прави доста "каустично". По този начин, некачественият етанол може да доведе до повишена корозия на металните части (цинк, олово, алуминий, стомана). Но, например, в Бразилия автомобилопроизводителите са решили този недостатък, като заменят някои метални части с никелови.

Етанолът измива всички отлагания, образувани в горивната система и резервоара, така че веднага след преминаването към гориво с етанол, дори и средно замърсените горивни системи ще „забравят“. Колата ще започне да консумира повече гориво, през зимата ще отнеме повече време, за да загрее двигателя.

Наличието на химически свързан кислород в алкохола намалява необходимостта от въздух за изгаряне на горивото, а не всички инжектори могат да се справят с автоматичното регулиране. А карбураторни двигатели за работа с това гориво се изисква много фина настройка.

Ако алкохолът в горивото е повече от 10%, тогава двигателят трябва да бъде научен да определя концентрацията на алкохол и да избира необходимите режими на работа. На пазара днес се продават контролни единици, които трябва да бъдат инсталирани на кола за тази цел (от 500 до 1000 UAH). Алкохолът в висока концентрация агресивно действа върху гумено-техническите елементи - за да се избегне това, към горивото в завода се добавя специална добавка.

Обръщаме се към биобензин

ПОДГОТОВКА, Ако колата ви е на повече от пет години и никога не сте използвали перилни препарати, трябва да изплакнете преди да използвате алкохолно гориво. горивна система   и резервоар - тази услуга се предлага на бензиностанцията за 300-500 UAH, и това отнема около един час, за да завършите. В противен случай може да се провали горивна помпа: защото запушен филтър   Тя ще работи при натоварване. Вторият вариант е да се замени в рамките на 2-3 дни горивен филтъркакто и дюзите за промиване.

ИЗБОР НА ГОРИВО, Бензинът с алкохол в световен мащаб е обозначен с индекса Е (етанол) с число, което означава процентното съдържание на етанол. Така че, E5, E7, E10 - смеси с ниско съдържание на етанол (те ще се продават от следващата година), които могат да се наливат във всяка кола. На някои бензиностанции в Украйна видяхме гориво с индекс E40 - то трябва да се зарежда само при условие, че производителят позволява използването на биогорива. В Бразилия, САЩ и някои страни от ЕС се продава смес от E85 (85% етанол и 15% бензин) - може да се налива само в автомобили с горивна система Flex-Fuel.

Украйна има собствени марки. За да не се бърка, попитайте на бензиностанцията за качествен паспорт и се уверете, че горивото отговаря на един от изброените международни стандарти или на националния DSTU 4839: 2007 „Моторни бензини с високо качество“.

Резултатът

- 5% етанол в горивото няма да корозира горивната система, но ще се изисква малко подготовка.
- С 10% етанол се изисква внимателна подготовка на автомобила.
- и ако горивото съдържа повече от 15% етанол - ще се изисква радикална модернизация на автомобила.

Въз основа на материали от AutoPortal, Autoway, InfoCar.ua, FacePla.net, Форум: Всичко за Германия