Jedan od mogućih pravaca dekarbonizacije i elektrifikacije teretnog i putničkog transporta je upotreba gorivnih ćelija sa vodonikom kao pogonskim gorivom. S obzirom da je primena biomase za ...proizvodnju električne energije u velikoj meri nekonkurentna u odnosu na vetroelektrane i solarne elektrane, njena primena za dobijanje vodonika predstavlja jedan od mogućih pravaca razvoja ovog obnovljivog izvora energije. U ovom radu su analizirane tehnologije za proizvodnju vodonika iz biodizela. Izvršena je analiza strukture i ukupnih troškova proizvodnje vodonika iz biodizela, kao i energetski bilans ovog procesa. Sagledani su uslovi korišćenja vodonika za pogon gorivnih ćelija u električnim vozilima. Sprovedena je analiza efikasnosti energetskog ciklusa: biodizel – vodonik – električna energija – mehanička energija za pogon električnih vozila. Kao krajnji rezultat izvršena je procena troškova proizvodnje kWh električne energije iz biodizela i uporedna analiza sa vozilom koje je pogonjeno dizel motorom i električnim motorom napajanim iz baterija.
Biodizel je prvo alternativno gorivo čija su fizikalno-kemijska svojstva regulirana odgovarajućim standardima: američkim ASTM D 6751 i europskim standardom EN 14214. Proces proizvodnje biodizela ...sastoji se od tri glavne faze: 1) pripreme sirovine, 2) transesterifikacije i 3) obrade produkta reakcije – pročišćavanje sirovog biodizela kako bi se zadovoljile specifikacije koje su navedene u prethodno spomenutim standardima. Proces pročišćavanja sirovog biodizela obično se provodi dvjema tehnikama: vlažnim i suhim pranjem. Najčešće primjenjivani postupak je mokro pranje. Glavni nedostatak u upotrebi vode u procesu pročišćavanja je stvaranje velike količine otpadne vode koja uvelike povećava troškove proizvodnje biodizela nakon čega slijedi sušenje proizvoda, što zahtijeva dodatni utrošak energije i vremena. Najveći nedostatak suhog pranja s različitim ionsko-izmjenjivačkim smolama je nemogućnost uklanjanja glicerola i metanola iz sirovog biodizela do onih granica koje su propisane EN 14214 te problem odlaganja iskorištenih ionsko-izmjenjivačkih smola. Zbog toga se kao alternativa postojećim tehnikama pročišćavanja pojavila primjena membranske tehnologije u procesu pročišćavanja biodizela. Membranska filtracija je ekološki prihvatljiva i zahtijeva manje energije. Membranskom filtracijom može se smanjiti udio glicerola, metanola i vode u biodizelu do količina propisanih standardima. U okviru ovog rada prikazan je kratki pregled mogućnosti primjene ultra i/ili mikrofiltracije u procesu pročišćavanja biodizela.
Biodiesel is the first alternative fuel the physicochemical properties of which are regulated by appropriate standards: American ASTM D 6751 and European standard EN 14214. The process of biodiesel production consists of three main phases: 1) preparation of feedstock, 2) transesterification, and 3) processing of the reaction product – purification of crude biodiesel to meet the specification provided by the previously mentioned standards. The purification process of crude biodiesel is usually carried out by two notable techniques: wet and dry washing. The most commonly used process is wet washing. A major drawback in the use of water in purification process is the generation of a large amount of wastewater that greatly increases biodiesel production costs, followed by drying of the product, which requires an additional amount of energy and is time consuming. The greatest disadvantage of dry washing using different ion-exchange resins is the inability to remove glycerol and methanol from crude biodiesel to those limits prescribed by EN 14214, followed by the disposal problem of spent ion-exchange resins. Because of the aforementioned, the use of membrane technology in the process of biodiesel purification has appeared as an alternative for the existing purification techniques. The membrane filtration is environmentally friendly and requires less energy. By membrane filtration, the glycerol, methanol, and water contents in biodiesel can be decreased to the amounts prescribed by the standards. In the frame of this review article, the short overview of the possibility of using ultra- and/or micro-filtration in the purification process of biodiesel is presented.
U ovom je radu istražena mogućnost primjene niskotemperaturnih eutektičkih otapala za ekstrakcijsku deacidifikaciju otpadnih životinjskih masti te uklanjanje glicerola i glicerida iz sirovog ...biodizela. Istraživanje je uključilo odabir povoljnog katalizatora te masenog omjera katalizatora, metanola i masti koji bi rezultirali najvećom konverzijom triglicerida u metilne estere masnih kiselina. Definirano je potrebno vrijeme pročišćavanja sirovog biodizela te optimalan maseni omjer otapala i sirovog biodizela. Ekstrakcijskom deacidifikacijom pomoću niskotemperaturnog eutektičkog otapala na bazi kalijeva karbonata uspješno je reducirana kiselost sirovine uz relativno mali utrošak otapala (maseni omjer otapala i masti: 0,25 : 1,00) i kratko vrijeme trajanja procesa (30 min). Kalijev hidroksid pokazao se kao učinkovitiji katalizator. Udio katalizatora u reakcijskoj smjesi utječe više na konverziju masti od udjela metanola. Udio glicerola i glicerida reduciran je ekstrakcijom pomoću niskotemperaturnog eutektičkog otapala na bazi kolin klorida na vrijednosti manje od standardom propisane vrijednosti (EN 14214:2019). Odabrano se otapalo pokazalo selektivnim zbog toga što nije došlo do redukcije udjela metilnih estera. Pri masenom omjeru otapala i biodizela 1 : 1 i 90 min trajanja ekstrakcije postignuti su najbolji rezultati. Pročišćeni biodizel također zadovoljava standard kvalitete s obzirom na udio estera, gustoću i viskoznost.
Istraživački radovi o sustavima obnovljivih izvora energije za elektrifikaciju sela vrlo su intenzivni posljednjih godina. U udaljenim područjima neka su sela još uvijek izvan dosega električne ...energije jer je nemoguće povezivanje mrežnog sustava. U svijetu oko dvadeset posto svjetske populacije živi bez struje. Za poboljšanje ruralnog življenja, uporaba zelenih izvora energije obuhvaća veću mogućnost zapošljavanja, energetsku sigurnost i smanjenje učinaka staklenika. Konvencionalna metoda lokalne proizvodnje koristi dizel generator koji nije prihvatljiv za okoliš. Biogoriva su optimistični izbor za ispunjavanje ovog zahtjeva. Biodizel je obnovljivi izvor koji ima gotovo jednaku učinkovitost kao i konvencionalni petrodizel. Ovaj rad pokusno istražuje mješavine biodizela (dizel + biodizel) dobivene od nejestivih ulja kao alternativni izvor energije za pogon dizelskog generatora. U ovoj studiji se uzima u obzir sedam metilnih estera ekstrahiranih iz nejestivih ulja pongamije (indijske breze), jatrobe (jatrophe), mahuae, mesua ferrae (nageškara), sjemenki lana, neema (nim drveta) i sjemenki pamuka. Performanse generatora kao što su regulacija napona, frekvencija, potrošnja goriva, učinkovitost i emisijske značajke nalaze se u različitim uvjetima opterećenja. Na temelju opažanja, nađeno je da je ulje pongamije dobro alternativno gorivo za proizvodnju električne energije.
U ovome preglednom radu opisane su najznačajnije i najčešće primjenjivane jednodimenzijske i dvodimenzijske tehnike NMR u analizi biodizela. Biodizel je ekološki prihvatljivo alternativno gorivo koje ...se sastoji od zasićenih i nezasićenih metilnih estera masnih kiselina. Budući da analiza kemijskog sastava i proučavanje svojstava biodizela i ostalih biogoriva analitičarima predstavlja izazov, sve više se razvijaju nove i učinkovitije analitičke metode. Spektroskopija NMR jedna je od takvih metoda koja može dati niz informacija o sastavu i strukturi biodizela. Nadalje, analiza spektara NMR pruža vrijedne podatke i o sirovinama iz kojih nastaje biodizel te o procesu esterifikacije. Isto tako primjenom tehnika 1H i 13C NMR može se odrediti sastav aditiva koji se dodaju za sprječavanje rasta mikroorganizama i sastav smjese acetilglicerola i sličnih nusproizvoda sinteze biodizela. U tu svrhu se osim spektara 1H i 13C analiziraju i spektri 31P. U radu su dani karakteristični spektri biodizela, dizela, biljnog ulja tretiranog vodikom te reprezentativan spektar jednog od uzoraka biocida snimljeni u Laboratoriju za spektroskopiju NMR u INA d. d.
Transesterifikacija biljnih ulja ili masti u konvencionalnom industrijskom postupku proizvodnje biodizela rezultira smjesom produkata koja zahtijeva posebne postupke obrade. U ovom se nastavku rada ...opisuju najprije svojstva faza reakcijskog produkta te značajke procesa njihova razdvajanja. Potom se predstavljaju ključne značajke kinetike procesa. Posebno se detaljno prikazuje izračun iskorištenja biodizela iz ulja različita sastava. Predstavljene su osnove izračuna bilance masa cjelovitog procesa koji uključuje reakcijske komponente, produkte dvostupanjske transesterifikacije te sustav čišćenja biodizela i nusprodukata.
Složen kemijski sastav i fizikalna svojstva nafte i naftnih goriva čine njihovu karakterizaciju vrlo zahtjevnom. Pojedinačni spojevi, sastojci nafte i proizvoda razlikuju se po molekulskoj strukturi, ...veličini, polarnosti i funkcionalnosti. Sastav i prisutnost određenih specifičnih ugljikovodičnih skupina u određenom proizvodu ovisi o vrsti goriva i postupku procesa obrade. Kako bi se predvidjeli potencijali goriva ili odredili zahtjevi za poboljšanjem, potrebno je dobro poznavanje sastava goriva. U tu svrhu stalno se razvijaju nove i sve sofisticiranije analitičke tehnike i metode. Spektroskopija NMR ima široku primjenu u istraživanju sastava složenih ugljikovodičnih smjesa nafte i naftnih proizvoda. Pregledom je obuhvaćena njezina primjena u analizi benzinskih i dizelskih goriva. Opisana je važnost razvoja tehnika CP/MAS NMR za snimanje čvrstih uzoraka u analizi naftno-geokemijskih supstrata. Prikazane su mogućnosti spektroskopije NMR u karakterizaciji polimernih aditiva koji se upotrebljavaju u naftnoj industriji.
Troškovi energije ključna su karakteristika svakog industrijskog postrojenja, pa posebnu važnost ima izračun toplinskih bilanci pri njegovu projektiranju. Preduvjet izračuna poznavanje je toplinskih ...svojstava komponenti reakcijskog sustava. U tu su svrhu u ovom radu predstavljeni podatci o toplinskim svojstvima biljnih ulja i biodizela. Posebnu važnost imaju toplinski kapaciteti komponenti biodizela, koje su ovdje prvi put cjelovito prikazane. Također je prvi put prikazan izračun topline transesterifikacije. Predstavljeni su izračuni toplinskih bilanci pojedinih faza procesa transesterifikacije. Također su prikazana dostignuća na razvoju novih industrijskih postupaka i procesnih jedinica.
Uobičajeni industrijski proces proizvodnje biodizela slijed je tehnoloških operacija koji započinje pripremom sirovina, nastavlja se procesom transesterifikacije, a završava odjeljivanjem faza i ...obradom reakcijskog produkta. Glavni je proizvod biodizel propisane kakvoće, dok se obrada faze koja sadrži glicerol i sol provodi radi dobivanja nusprodukata koji maksimalno doprinose ekonomičnosti cijelog postupka.
Ovim se procesom često bave istraživači vrlo različitih stručnih kvalifikacija bez odgovarajućeg inženjerskog obrazovanja, pa u literaturi prevladavaju kvalitativne analize. Nasuprot tom pristupu, u ovom se radu promoviraju kemijsko-inženjerski aspekti procesa proizvodnje biodizela. Takav pristup do sada nije dobivao adekvatnu pažnju unatoč ne kemijskoj, već eminentno kemijsko-inženjerskoj prirodi tog procesa. On će se elaborirati u tri nastavka. U ovom se obrazlaže prijeka potreba zamjene fosilnih goriva obnovljivim izvorima energije i u taj kontekst stavlja se i proizvodnja biodizela. Posebno se opisuju značajke industrijskih postupaka proizvodnje biodizela s naglaskom na fizikalno-kemijske karakteristike sustava homogeno katalizirane transesterifikacije. Prikazan je i sustavni pristup problemu uvećanja mjerila reakcijskog sustava.
Biodizel i bioplin dva su vrlo važna izvora obnovljive energije širom svijeta, a posebice u zemljama EU. Biodizel se gotovo isključivo koristi kao transportno gorivo, dok se bioplin uglavnom koristi ...za proizvodnju električne energije i topline. Primjena sofisticiranijih tehnika pročišćavanja u proizvodnji čistog biometana iz bioplina omogućuje njegovo uvođenje u mrežu prirodnog plina i daljnju uporabu kao transportno gorivo. Dok se bioplin uglavnom proizvodi od otpadnih materijala (materijal s odlagališta otpada, gnojivo, talog zaostao pročišćavanjem otpadnih voda, poljoprivredni otpad), biodizel se u EU uglavnom dobiva iz repice ili drugih uljarica koje se koriste kao hrana, što dovodi u pitanje njihovu ulogu kao hrane ili goriva. Kako bi se ublažio ovaj problem, napravljeni su značajni napori u korištenju neprehrambenih sirovina za proizvodnju biodizela. To uključuje sve vrste otpadnih ulja i masti, no od nedavno se više pažnje posvećuje proizvodnji mikrobnih ulja uzgojem mikroorganizama koji mogu akumulirati velike količine lipida u biomasi. Obećavajući kandidati za mikrobnu proizvodnju lipida mogu se pronaći među različitim sojevima filamentoznih plijesni, kvasaca, bakterija i mikroalgi. Sirovine od interesa su i poljoprivredni otpad bogat ugljikohidratima te različite lignocelulozne sirovine, za čiju se uporabu još uvijek moraju riješiti neka tehnička pitanja. Također, u ovom su radu razmatrane metode izdvajanja i pročišćavanja biodizela i bioplina.
PDF
