Kas atsitiks, jei ... bioetanolis pridedamas prie kuro? Bioetanolio benzinas

Techninių mokslų kandidatas S. KARPOV, Rusijos valstybinio naftos ir dujų universiteto, pavadinto IM Gubkin, docentas.

Kitame leidinyje, kurį pateikė V. Potanino labdaros fondas (ankstesnis „Mokslas ir gyvenimas“, Nr. 2008), kalbame apie neatidėliotiną dienos užduotį - gerinti kelių transporto aplinkos saugumą.

Bioetanolis gaminamas iš įvairių žaliavų - nuo grūdų ir bulvių iki kukurūzų stiebų ir medienos.

Be to dyzelinis kuras  „bio-degalinėje“ automobilis gali būti pripildytas benzino mišiniu su etanoliu E10 arba alternatyviu kuru E85.

PETROLIS IR ETANOLAS

Pažangios technologijos leido sukurti alternatyvius degalų tipus, kurie yra atsinaujinantys, visiškai sudeginti ir patikimesni nei tradiciniai benzinai. Tai pirmiausia yra bioetanolis - etilo alkoholis (C2H5OH). Jis gaminamas fermentuojant beveik bet kokią medžiagą, kurioje yra krakmolo ar cukraus, pavyzdžiui, grūdus, bulves, cukranendrių, topinambų, kitų žemės ūkio augalų ir maisto bei gėrimų atliekas. Tyrimai atskleidė gebėjimą gaminti bioetanolį taip pat iš celiuliozės, kuri randama medžio, kukurūzų stiebeliuose, ryžių lukštuose ir soroje. Bioetanolio gamyba gali labai skatinti žemės ūkio gamybą, ekonomiką ir gerinti aplinką.

Šiandien daugelis Vakarų šalių ūkininkų investuoja į etilo alkoholio gamybos įmonių statybą, didina grūdų kainas, dalyvauja pelno paskirstyme. Etanolio naudojimas yra labai naudingas kitu požiūriu: alkoholio deginimas leidžia gauti 34 proc. Daugiau elektros energijos nei buvo išleista jos gamybai. Iš kubinių metrų perdirbtų grūdų gaunamas 270-290 l gryno (absoliutinio) etanolio kartu su kai kuriais vertingais šalutiniais produktais.

Dažniausiai naudojamas ne grynas bioetanolis, bet mišinys su benzinu, siekiant padidinti jo oktaninį skaičių ir sumažinti išmetamųjų dujų toksiškumą. Yra du pagrindiniai būdai, kaip naudoti bioetanolį kaip automobilių degalų komponentą.

1. 10 tūrio procentų etanolio ir 90% bešvinio benzino mišinio. Jungtinėse Valstijose IT ją vadino „gazoliu“ arba „bešviniu kuru“ ir yra plačiai naudojama transporto priemonės veikimui per visą garantinį laikotarpį. EYU degalai taip pat gali būti naudojami mažo tūrio varikliams: vejapjovėse, išoriniuose varikliuose, grandininiuose pjūkluose, vejapjovėse ir panašiuose įrenginiuose. Taikant EY, naftos produktų vartojimas sumažėja 6 proc. 1 - šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija; 3 - iškastinio kuro naudojimas.

Tačiau, nors E10 kuras leidžia sumažinti teršalų išmetimą į aplinką, jis nelaikomas alternatyviu kuru.

2. Kaip pagrindinis degalų komponentas - 85 proc. Etanolio ir 15 proc. Bešvinio benzino mišinys, kuris JAV gaminamas pagal prekės ženklą E85.

Automobilių kompanijos sparčiai didina E85 - lanksčių degalų transporto priemonių (FFV), ty „universalios degalų sąnaudos“ (AUPT), transporto priemonių skaičių. Automatizuotos degalų tiekimo sistemos leidžia reguliuoti mišrių produktų tūrį, todėl iš pradžių galite papildyti IT, o kitą kartą galite lengvai naudoti E85 arba tradicinį benziną. E85 degalai, taip pat labai koncentruoti E95 mišiniai (95 proc. Etanolio ir 5 benzino) laikomi alternatyviais degalais. Etanolis, pridedamas prie benzino, prisideda prie visiško degimo.

Naudojant E85 ir E95, naftos produktų vartojimas sumažėjo atitinkamai 73–75 ir 85–88 proc. - 14–19 ir 19–25 - šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos; 34–35 proc. Ir 42–44 proc.

Pirmasis benzinas su bioetanolio EY mišiniu pasirodė 1970 m., O mišinys E-85 - dešimtojo dešimtmečio viduryje.

AUTOMOBILIŲ IŠMETIMO DUJŲ IR ŽMONĖS SVEIKATA

Automobilio degalų naudojimas visiškai deginant bioetanolio ir jo mišinių tipą yra vienas iš būdų pagerinti aplinkos būklę: didelių miestų oras daugiausia užterštas transporto išmetamosiomis dujomis. Benzino degimo produktuose yra daug pavojingų ir nesveikų medžiagų.

Angliavandeniliai(CH). Nafta ir benzinas yra daugiau kaip 250 skirtingų angliavandenilių mišinys. Daugelis jų yra toksiški, kai kurie yra kancerogeniniai (sukelia vėžį). Angliavandeniliai patenka į atmosferą per degalus iš rezervuarų ir cisternų, degalų bakų degalų talpyklose, su neužbaigtu deginimu, sumaišytomis su išmetamosiomis dujomis. Transporto priemonės į atmosferą išmeta iki 50 proc. Visų angliavandenilių. Ir bioetanolio (alkoholio) degimo metu angliavandeniliai neišstumiami: C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2C0 2 + 3H 2 O. Anglies dioksidas CO 2 absorbuojamas augaluose. Skirtingai nuo iškastinio kuro degimo, kai suvartojama per milijonus metų sukaupta anglis, etanolio naudojimas uždaro anglies ciklą.

Ozonas(O 3, fotocheminis smogas) ore susidaro angliavandenilių sąveika su azoto oksidais saulės šviesoje. Ramiame ore karštoje vasaros smogoje apatiniuose atmosferos sluoksniuose atsiranda rusvai migla. Tai yra pavojinga: aukštas žemės paviršiaus ozono lygis sukelia žmonių kvėpavimo nepakankamumą, kenksmingą augalijai, bet neužkerta kelio žalingam saulės ultravioletui, nes jo tankis vis dar mažesnis nei Žemės ozono sluoksnyje. Taip pat pastebėta, kad ozono tarša susieta su kvėpavimo takų ligų skaičiaus padidėjimu. Tačiau Jungtinėse Valstijose atlikti tyrimai parodė, kad benzino mišinių deginimas su bioetanoliu ir grynu benzinu sudaro maždaug tokį patį kiekį ozono. Taip yra dėl didelio mišinio lakumo, išgarinant žemesnėje temperatūroje.

Aldehidai(R-COH, kur R arba H, tai yra formaldehidas, HCOH, labiausiai nuodingas ir pavojingiausia medžiaga, arba CnH 2n + 1, kur n =1, 2, 3; sunkesni variklio aldehidai praktiškai nėra formuojami) - etanolio mišinių degimo produktai, kurių koncentracija yra šiek tiek didesnė nei naudojant gryną benziną, bet vis dar maža ir, be to, sumažėja dėl trijų kanalų katalizinių konverterių, stovinčių ant šiuolaikinių automobilių. Kanados karališkoji draugija pavadino tikimybę, kad jų neigiamas poveikis žmonių sveikatai bus „tolimas“.

Anglies monoksidas(CO, anglies monoksidas) yra nuodingas dujas. Jis susidaro neužpildant degalų, kurių molekulinėje struktūroje nėra deguonies, degimo. Jis išsiskiria ypač tada, kai į variklį tiekiamas per didelis degalų kiekis, pavyzdžiui, norint jį pradėti šalta. Todėl transporto priemonės, veikiančios žemoje temperatūroje (taip pat stabdžius eismo spūstis ir tolesnį eismo srautą žiemos sezonu), išskiria daug anglies monoksido. JAV energetikos departamento duomenimis, 82 proc. Anglies monoksido, 43 proc. Reaktyviųjų organinių dujų (ozono susidarymo pirmtakai) ir 57 proc. Pridedant bioetanolio turinčio deguonies, degalai išsiskiria daugiau ir CO kiekis sumažėja maždaug trečdaliu.

Anglies dioksidas(CO 2) - anglies dioksidas, bet kurio kuro degimo produktas; jis yra netoksiškas, bet prisideda prie šiltnamio efektą ir visuotinį atšilimą. Bioetanolio naudojimas nesukelia ženklaus anglies dioksido padidėjimo atmosferoje.

Azoto oksidai(NO x) susidaro esant aukštai temperatūrai. Jie daro įtaką žemės paviršiaus ozono susidarymui (fotocheminis smogas). Pridedant bioetanolio benzinui, sumažėja oro ir kuro mišinio degimo temperatūra variklio cilindruose, todėl sumažėja azoto oksidų kiekis, taip pat kai kurios nepageidaujamos benzino sudedamosios dalys. Kai kurie tyrimai rodo, kad degalų mišinių naudojimas su etanoliu gali šiek tiek padidinti azoto oksidų išmetimą, kai transporto priemonės važiuojama ekstremaliomis sąlygomis.

KITI DIETINIAI PRIEDAI Į GASOLINĮ

Metanolis, metilas arba medienos alkoholis (CH3OH) gaminamas iš gamtinių dujų arba anglies. Tai labai toksiška ir labai ėsdinanti medžiaga, kuri yra lakesnė nei etanolis; ji labiau pažeidžia kuro tiekimo sistemos plastikines ir gumines dalis.

Etil-tret-butilas (ETBE, (CH3) 3 COCH3) ir metil-tret-butilas (MTBE, (CH3) 3 COC 2H 5) yra aukšto oktano kiekis mažai lakiųjų deguonies turinčių komponentų; jie gali būti gaunami reaguojant etanolį arba metanolį atitinkamai izobutilenu CH2: C (CH3) 2. Į bešvinį benziną leidžiama pridėti: MTBE - ne daugiau kaip 15 proc. ETBE - iki 17 proc.

Daugelis automobilių kompanijų nesuteikia garantijos automobiliams, kai naudojasi metanolio degalais, dėl žalingo poveikio medžiagoms, tačiau patvirtina etanolio naudojimą. Tuo pačiu metu visame pasaulyje (JAV nuo 2006 m.) Taikomi apribojimai MTBE vartojimui dėl vandens išteklių užteršimo išsiliejimų ir nuotėkių metu. Kartu buvo tiriamas kitų tipų benzino priedų, įskaitant didelį koncentraciją turintis etanolis, elgesys. Kadangi etanolis yra visiškai tirpus vandenyje, jis gali būti randamas dideliais kiekiais požeminiame vandenyje, kur jis tampa pagrindiniu tirpiu teršalu. Sorbcija, garavimas ir abiotinis skilimas šiek tiek sumažina jo koncentraciją. Todėl etanolio ir kitų benzino oksidatų elgesys ir judėjimas požeminiuose vandeninguose sluoksniuose pirmiausia yra dėl jų biologinio skilimo.

Kuo daugiau šakotosios medžiagos molekulinė grandinė, tuo lėčiau jis skaidosi. Įsišakniję deguonies turintys organiniai junginiai, įskaitant MTBE, laikomi ilgą laiką ir kaupiasi terpėje. Ir etanolio molekulė yra paprasta, mikroorganizmai greitai sulaužomi. Etanolio metabolizme dalyvaujantys mikrobai yra visur paplitę ir aktyviai vartoja etanolį tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis.

Bioetanolio kuras yra santykinai brangus, tačiau jis turi didelę ateitį, nes jis yra ekologiškas, o vyriausybės parama gali konkuruoti su benzinu. Automobilinis kuras su bioetanoliu vis labiau pasitiki visame pasaulyje.

Literatūra

Kapustin V.M., Glagoleva O.F. Ir tt Naftos valymo technologija. I-M dalis: Koloss, 2005.

Sedlacek D. Etanolis, atsinaujinantis kuras // Atsinaujinančio kuro asociacija, 2002 m.

Wang M., Saricks C. ir Santini D. Kuro ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos poveikis // ANL / ESD-38. Transporto tyrimų centras, Energetikos sistemų skyrius, Argonos nacionalinė laboratorija, 1999 m. Sausio mėn.

Kvėpavimo sutrikimai 13 JAV. Miestai // Harvardo universitetas, Visuomenės sveikatos mokykla, Amerikos plaučių asociacijai, 1996 m. Birželio mėn.

Urbanchuk J.M. Reljefas: etanolio įgaliojimas mažmeninėms benzino kainoms Ontarijo mieste. 2004 m. Liepos 12 d.

Kalifornijos reformuotų benzinų palyginimas su federaliniu reformuotu benzinu // Downstream alternatyvos Inc., informacinis dokumentas Nr. 970401, 1997 m. Balandžio mėn., 4 p.

Nuo 2014 m. Pasirašytas įstatymas dėl privalomo 5% bioetanolio kiekio benzine, o nuo 2016 m. Kas laukia mūsų automobilių su perkėlimu į biokurą?

Kodėl vairuotojai bijo pereiti prie biokuro

JAV

Naujų JAV paskelbtų tyrimų rezultatai rodo, kad benzino mišinys su bioetanoliu * kaip kuras gali sukelti variklio pažeidimą. Tyrimas buvo atliktas konsultacinės firmos FEV užsakymu, koordinuojančios mokslinių tyrimų tarybos užsakymu - organizacija, tirianti automobilių transporto problemas.

JAV buvo išbandyti aštuoni skirtingi varikliai, pagaminti nuo 2001 iki 2009 m. Eksperimento grynumui kiekvienas automobilis, veikiantis E15 degalu (kuriame yra 15% bioetanolio), atitinka tą patį kontrolinį automobilį su standartiniu benzinu. Per 500 valandų ciklą, kuris atitinka maždaug 160 000 kilometrų, išmatuoti tokie parametrai kaip suspaudimas cilindruose, variklio nusidėvėjimas, išmetamieji teršalai.

Todėl du iš aštuonių variklių, veikiančių „E15“, buvo sugadinti ir pradėjo rodyti mažesnius rezultatus. Jie pradėjo trūkti uždegimo, padidino degalų suvartojimą ir taip pat aptiko vožtuvų sėdynes ir pačius vožtuvus. Trečiasis variklis parodė padidintą išmetamųjų dujų emisiją, viršijančią įstatymo leidžiamą normą.

Anksčiau JAV Aplinkos apsaugos agentūra patvirtino E10 ir E15 klasės degalų naudojimą. Tačiau automobilių gamintojai, įskaitant „Honda“, „Hyundai“, „Kia“, „Nissan“, „Subaru“, „Suzuki“, „Toyota“, taip pat „Aston Martin“, „Ferrari“, „Maserati“ ir „McLaren“, teigia, kad kenksmingų degalų naudojimas yra nepriimtinas. transporto priemones, pagal vaizdą kalbėti apie taupymą ir ekologiją.

Europoje

ES šalyse, ypač Vokietijoje, sprendimas pereiti prie E10 buvo pakartotinai atidėtas. Ir tik nuo 2011 m. Pradžios Vokietijos vyriausybė priėmė sprendimą „pereiti prie naujo kuro“. Taip buvo ir baimė, kad daugelis „senųjų“ automobilių savininkų susidurs su didelėmis problemomis, nes ankstesnių modelių varikliai tiesiog nėra pritaikyti dirbti su benzino ir etanolio mišiniu.

Iki šios dienos 60–70 proc. Vairuotojų atsisako pereiti prie naujo kuro, nes, nepaisant visų patikimų ekspertų garantijų, jie bijo sugadinti savo automobilių variklius. Jie taip pat yra nepatenkinti tuo, kad E10 vartojimas yra gerokai didesnis, todėl jie labiau linkę deginti daug brangesnį A-98 benziną, kuris Vokietijoje vadinamas „Super Plus“. Dėl smarkiai padidėjusios „Super Plus“ paklausos naftos perdirbimo įmonės neturi laiko tvarkyti užsakymus. Tačiau su E10 benzinu degalų saugyklos yra beviltiškai perpildytos, nes beveik niekas nenori pirkti, rašo Deutsche Welle.

Vairuotojai neturi pakankamai informacijos apie įvairių kuro rūšių savybes. Tačiau dauguma Vokietijos vartotojų šią idėją sutiko su „Super E10“ su bajonetais. Iš tiesų, Federalinės automobilių departamento (KBA) teigimu, „Super E10“ negalima išpilti į keturių milijonų automobilių talpyklas, ty kiekvieną dešimtąją Vokietijos Federacinėje Respublikoje registruotų automobilių. Net vienas degalų papildymas gali turėti rimtų pasekmių. Tuo pačiu metu iš pradžių auka nepastebės jokių etanolio destruktyviosios veiklos požymių - nei triukšmo, nei drebulys. Viskas vyks vėliau ir gana netikėtai, ekspertai įspėja.

Taigi, etanolis yra pavojingas automobilių aliuminio ir gumos dalims Mercedes C 200 CGI ir CLK 200 CGI 2002-2005 m., Automobiliams „Opel Vectra“, „Signum“, „Zafira“ su 2.2-Direct-Motor varikliais, taip pat „Citroën“ ir „Nissan“ (iki 2000 m. „Mitsubishi“ su GDI varikliais ir daugeliu kitų, kurie pasirodė neseniai.

Automobilių klubai išleido automobilių sąrašą, kurio negalima papildyti „Super E10“ benzinu. Bet niekas nesuteiks garantijos, kad jis nėra pavojingas jūsų automobiliui, nes nežinoma, kokie komponentai ir dalys buvo panaudotos, pavyzdžiui, remonto metu.

Tačiau didžiausia kritika nėra net pati E10, ar jos gamybos būdai, bet visų pirma Vokietijos vyriausybės planai, kurie nusprendė pagerinti aplinkos būklę tik per naują „žalią“ benziną, nepaisydami kitų galimybių. Visų pirma pažymima, kad etanolio naudojimas elektros gamybai, kuri bus naudojama papildyti automobilius su elektros varikliu, yra kelis kartus efektyvesnis. Taigi, tuo pačiu suvartoto etanolio kiekiu - elektrinis automobilis nuvažiuos 80 procentų daugiau nei automobilis su benzininiu varikliu E10. Vokiečių „Žalieji“ vadino „E10„ neefektyviausiu metodu “aplinkos gerinimui.

Bioetanolis ir jo poveikis automobilių sistemoms

Bioetanolis (tiesiog kalbant - alkoholis) gaunamas perdirbant augalines medžiagas. Didžioji pasaulio bioetanolio dalis gaminama iš kukurūzų ir cukranendrių, tačiau gali būti naudojami ir kiti augalai, kuriuose yra didelis cukraus ar krakmolo kiekis: manijokai, bulvės, cukriniai runkeliai, miežiai ir kt.

Teigiami taškai

Etanolis yra pigesnis nei benzinas, taigi benzinu ir bioetanoliu pagrįstas variklis taip pat bus pigesnis, bet ne daug.

Benzino ir alkoholio mišinyje yra mažiau sieros, benzeno ir kitų varikliui kenksmingų medžiagų. Atitinkamai sumažėja degimo produktų skaičius, dėl to padidėja variklio nusidėvėjimas ir oksiduojamas variklis. Todėl tiek variklio alyva, tiek variklis tęsiasi. Dėl tos pačios priežasties žvakės taip pat trunka ilgiau, o automobilio išmetimas tampa ekologiškesnis.

Etanolis nudegina efektyviau, mažesnis šilumos laidumas ir didelis oktaninis skaičius. Dėl to variklis veikia stabiliau, sumažėja variklio perkaitimo rizika ir sumažėja įsiurbimo vožtuvų deginimas, nėra pavojaus detonacijai.

Neigiami taškai

Kartu su privalumais, bioetanolio pagrindu pagaminti biokuras turi keletą trūkumų.

Etanolis yra stiprus tirpiklis ir oksidatorius, todėl gali pažeisti tarpiklius ir kitas automobilio dalis (kad būtų išvengta nerūdijančio plieno, plastiko ir tt).

Vienas iš „problemų“ yra susijęs su vandens kiekiu etanolyje, kuris išlieka net ir po išsamaus gryninimo (dehidrinimo). Problema yra ta, kad etanolis pasižymi ir dideliu elektros laidumu, kuris kartu su vandeniu daro jį gana "šarminiu". Taigi prastos kokybės etanolis gali padidinti metalo (cinko, švino, aliuminio, plieno) variklio dalių koroziją. Tačiau, pavyzdžiui, Brazilijoje automobilių gamintojai išsprendė šį trūkumą pakeisdami kai kurias metalines dalis nikelio.

Etanolis išplauna visus degalų sistemoje ir rezervuare susidariusius nuosėdas, todėl iš karto po to, kai pereinama prie degalų etanoliu, netgi vidutiniškai užterštos kuro sistemos „pamiršs“. Automobilis pradės vartoti daugiau degalų, o žiemą variklis užšils daugiau laiko.

Chemiškai susietas deguonies kiekis alkoholyje mažina oro poreikį kurui deginti, o ne visi purkštuvai gali susidoroti su automatiniu reguliavimu. A karbiuratorių varikliai norint dirbti su šiuo kuru, reikia labai tiksliai derinti.

Jei alkoholio kiekis degaluose yra didesnis nei 10%, tada variklis turi būti išmokytas nustatyti alkoholio koncentraciją ir pasirinkti būtinus veikimo būdus. Rinkoje šiandien parduodami valdymo blokai, kurie turi būti įrengti automobilyje šiuo tikslu (nuo 500 iki 1000 UAH). Didelės koncentracijos alkoholis agresyviai veikia guminius-techninius elementus - norint to išvengti, į kuro degalą pridedamas specialus priedas.

Mes kreipiamės į biobenziną

PARUOŠIMAS. Jei jūsų automobilis yra vyresnis nei penkeri metai ir niekada nenaudojote ploviklių, prieš naudodami alkoholio degalą, turėtumėte nuplauti. kuro sistema  ir rezervuaras - ši paslauga teikiama degalinėje 300–500 UAH, o užbaigimas trunka apie valandą. Priešingu atveju jis gali nepavykti kuro siurblys: nes užsikimšęs filtras  Jis veiks esant apkrovai. Antrasis variantas yra pakeisti per 2-3 dienas kuro filtrastaip pat purkštukai.

DEGALŲ PASIRINKIMAS. Benzinas su alkoholiu visame pasaulyje žymimas E indeksu (etanoliu), kurio skaičius reiškia etanolio kiekio procentą. Taigi, E5, E7, E10 - mišiniai su mažu etanolio kiekiu (jie bus parduodami iš kitų metų), kurie gali būti pilami į bet kurį automobilį. Kai kuriose degalinėse Ukrainoje matėme degalus, kurių indeksas yra E40 - jį reikia papildyti tik su sąlyga, kad gamintojas leidžia naudoti biokurą. Brazilijoje, JAV ir kai kuriose ES šalyse E85 (85% etanolio ir 15% benzino) mišinys parduodamas tik automobiliuose su „Flex-Fuel“ kuro sistema.

Ukraina turi savo prekių ženklus. Kad nebūtų klaidinga, kreipkitės į degalinę dėl kokybiško paso ir įsitikinkite, kad kuras atitinka vieną iš išvardytų tarptautinių standartų arba nacionalinį DSTU 4839: 2007 „Aukštos kokybės benzinas“.

Rezultatas

- 5% etanolio degaluose nekorozuos kuro sistema, tačiau reikės mažai paruošimo.
- Su 10% etanoliu reikės kruopščiai paruošti automobilį.
- ir jei kuro sudėtyje yra daugiau kaip 15% etanolio, reikės radikaliai modernizuoti automobilį.

Remiantis medžiagomis iš „AutoPortal“, „Autoway“, „InfoCar.ua“, „FacePla.net“, forume: Viskas apie Vokietiją