Instytut Technologii Nafty w Krakowie

Stały wzrost plonów doprowadził w wielu krajach do nadprodukcji żywności. Dlatego obecnie rolnictwo koncentruje się na efektach jakościowych oraz ochronie środowiska.

Stworzyło to dogodne warunki do połączenia wysiłków w przemyśle i rolnictwie w celu przemysłowego wykorzystania wielu roślin, w tym oleistych. Zastosowanie olejów roślinnych jako paliwa dla silników o zapłonie samoczynnym (ZS) było rozważane od początku pojawienia się tego rodzaju silnika. Bezpośrednim impulsem do przemysłowego wykorzystania roślin oleistych stały się kryzysy paliwowe w latach 70. oraz w następnych dekadach. Wskazały one na rośliny jako źródła odnawialnych i ekologicznych paliw dla silników spalinowych.

O biodieslu mówi się od wielu lat. Jednak ostatnie wydarzenia związane z importem tego produktu wprowadziły pewne zamieszanie, związane z definicją sprowadzanej mieszaniny składającej się z oleju napędowego (70 proc.) i oleju rzepakowego (30 proc.) oraz faktycznego biodiesla, jako paliwa silnikowego otrzymywanego wyłącznie z rafinacji roślinnego oleju rzepakowego. Różnicę pomiędzy tymi produktami odzwierciedla nie tylko technologia produkcji, ale również odpady powstające przy ich wytwarzaniu i związki wydzielane do atmosfery.

Polska w zakresie produkcji biodiesla ma ponad 10-letnie opóźnienie w stosunku do innych państw Unii Europejskiej. Jednym z priorytetów Unii jest produkcja ekologicznego paliwa z rzepaku, zwanego potocznie biodieslem, która jest rozwijana w krajach Wspólnoty od szeregu lat. Produkcja biodiesla w naszym kraju może pomóc w rozwiązaniu problemów społecznych, takich jak bezrobocie na wsi. Ponadto zaopatrzy tereny wiejskie w tańsze paliwo własnej produkcji.

Uwarunkowania prawne
We wszystkich krajach europejskich legislacja prawna odnosząca się do estrów oleju rzepakowego jest już dawno ustalona. W państwach europejskich produkcja biodiesla jest dotowana na kilku etapach produkcji:

• u rolnika, któremu Unia dotuje każdy zaorany hektar kwotą ok. 433 euro;
• możliwe są nieoprocentowane kredyty na rozwój produkcji paliw ze źródeł odnawialnych;
• każdy kilogram wyprodukowanego estru oleju rzepakowego jest dotowany kwotą ok. 0,3 zł;
• ostatnia faza dotacji wynika z mieszania metyloestru z paliwami ropopochodnymi i obniżania z tego tytułu podatku akcyzowego w różnych proporcjach, w zależności od danego kraju.

• Unia Europejska staje się coraz bardziej zależna od zewnętrznych źródeł energii, a jej rozszerzenie o kolejne państwa pogorszy istniejącą sytuację. W oparciu o aktualne prognozy i przedsięwzięte środki w zakresie wykorzystania paliw alternatywnych, poziom 70 proc. ich stosowania w stosunku ogólnej konsumpcji paliw węglowodorowych kraje członkowskie osiągną w 2030 r.;
• emisja gazów spalinowych powodujących efekt cieplarniany w krajach UE ma tendencję zwyżkową, utrudniając reakcję na wyzwania zmian klimatu i wypełnienia zobowiązań wynikających z protokołu z Kioto. Zobowiązania zapisane w tym protokole są traktowane jako pierwszy etap zadań w zakresie poprawy klimatu przez całą społeczność międzynarodową.

• kraking termiczny;
• kraking katalityczny;
• elektroliza;
• transestryfikacja.

• badania hamowniane obejmujące określenie zmian parametrów pracy silnika, a w szczególności momentu obrotowego i mocy, zużycia paliwa, temperatur mediów, przebiegu zmian ciśnienia spalania;
• określenie zmian toksyczności spalin, a w szczególności emisji składników ujętych w normie, emisji cząstek stałych i wielkości zadymienia spalin, analizy aldehydów, ketonów i związków aromatycznych, analizy węglowodorów policyklicznych, emisji zapachowej, obecności kwasów w spalinach;
• badania trwałościowe silnika obejmujące stopień zużycie elementów układu korbowo-tłokowego oraz łożysk korbowodowych i głównych, a także obserwacje i analizę powstających osadów i nagarów, zmiany właściwości fizykochemicznych oleju smarowego (silnika), zmianę parametrów pracy silnika w próbie długotrwałej. Schemat strukturalny takich badań przedstawiono na rys. 4.

• moc nominalna i moment obrotowy dla większości silników praktycznie nie ulega zmianie wskutek nieco większego zużycia paliwa o ok. 8-14 proc. rekompensującym spadek wartości opałowej paliwa, co świadczy o wyższej sprawności energetycznej procesu spalania szczególnie przy wyższych obciążeniach;
• wyższa sprawność ogólna silników ZS zasilanych estrem metylowym kwasów oleju rzepakowego w stosunku do oleju napędowego wynika z większej sprawności indykowanej;
• obciążenia mechaniczne i cieplne praktycznie pozostają na tym samym poziomie; temperatury spalin są niższe o ok. 3-10 proc. w stosunku do zasilania olejem napędowym. Maksymalne ciśnienia spalania są wyższe o 5 proc., zaś maksymalne ciśnienia wtrysku do 25 proc.;
• hałaśliwość pracy silnika praktycznie nie ulega zmianie.

• niższe jest stężenie tlenku węgla i węglowodorów w spalinach nawet do 40 proc.;
• spadek emisji cząstek stałych w spalinach o 10-60 proc.;
• całkowity brak związków siarki;
• spadek związków kancerogennych;
• biodegradowalność na poziomie 98,3 proc. w ciągu 21 dni;
• obecność aldehydów;
• zwiększona emisja tlenków azotu do ok. 17 proc., co wynika z obecności tlenu, związanego w grupie estrowej, a poprawiającego proces spalania i zmniejszającego zadymienie spalin;
• pojawia się pokaźna, jakkolwiek niższa niż w oleju napędowym, emisja wyższych węglowodorów aromatycznych.