Біодизель — актуальна ідея столітньої давнини

Вченим і фахівцям добре відомо, що багато науково-технічних ідей і розробок стають затребуваними лише через десятиліття, а іноді — через сотні років після їхнього народження. Так сталося і з розробленою Рудольфом Дізелем 1895 року концепцією використання олії у винайденому ним же дизельному двигуні як палива. На міжнародній виставці в Парижі 1900 року він демонстрував двигун, що працював на арахісовій олії.

Проблема прогресуючого виснаження нафтових ресурсів спонукає нині шукати альтернативні, поновлювані джерела палива для автомобільного транспорту. Протягом останніх 20 років не лише в спеціалізованих лабораторіях і дослідницьких центрах великих компаній, а й на урядовому рівні активно культивується ідея використання олій і тваринних жирів як основи для створення поновлюваного, екологічно безпечного палива для дизельних двигунів — біодизеля.

У «Дзеркалі тижня» (№48, 2005 р.) вже обговорювалася можлива роль і перспективи України в розв’язанні глобальних проблем створення й освоєння альтернативного палива — біодизеля. На жаль, в інтерв’ю з міністром АПК О.Баранівським було висвітлено лише один бік проблеми, а саме — питання створення масштабної сировинної бази. І справді, Україна, як жодна інша країна, могла б забезпечити насінням рапсу, а, отже, і рапсовими оліями не лише себе, а й європейські країни, які використовують його для виробництва біодизеля. Сполучені Штати застосовують для цих цілей соєву олію.

Проте рапсові чи соєві олії — це ще не біодизель. За визначенням американського Товариства з тестування й матеріалів, біодизельне паливо — це моноалкілові ефіри довголанцюжкових жирних кислот, які отримують із олії чи тваринного жиру. Ще в шкільному курсі хімії нас учили, що будь-які жири є ефірами довголанцюжкових жирних кислот і гліцерину, які за своєю хімічною природою є триатомним спиртом. Це означає: гліцерин у жирах можна замінювати трьома молекулами метилового спирту (метанолу чи етилового спирту). При цьому ми також одержимо ефір, але він буде менш в’язким, ніж вихідна олія (ефір гліцерину) та не затвердіватиме при низьких температурах. Саме цей ефір метанолу (чи етанолу) й довголанцюжкових жирних кислот є біодизелем, а процес хімічного заміщення в жирах гліцерину спиртами називається переетерифікацією.

Крім зниженої температури затвердіння (а це вельми важливо для наших зимових погодних умов), біодизель як моторне паливо має низку цінних якостей. Його застосування істотно продовжує час життя двигуна, бо таке паливо має кращу змащувальну здатність, ніж пальне з нафти. При цьому на 90% знижується ризик ракових захворювань. За рахунок того, що біодизель містить 11% кисню, кількість вуглекислого газу зменшується на 80%, чадного газу — на 35%, окисів сірки — на 100%, аерозолів (димових часток розміром менше 10 мікрон) — на 32%. Ясна річ, ці вражаючі показники мають першорядне значення для поліпшення екологічної ситуації. Цікаво також і те, що біодизель має приємний запах попкорну чи смаженої картоплі.

Біодизель може бути використаний у чистому вигляді (марка У 100), або в суміші зі звичайним дизельним паливом. Так, найпоширеніший склад В 20 відповідає 20% біодизеля та 80% звичайного палива. Біодизель успішно застосовується в Європі вже близько 20 років і всебічно випробуваний у США, де з його використанням загальний пробіг транспорту досяг 50 млн. кілометрів. Існують також американський і європейський стандарти на біодизель (ASTM,2003; DIN EN 14214,2003 відповідно).

Із урахуванням ситуації, яка склалася нині на енергетичному ринку України, а також не дуже райдужних перспектив у найближчому й віддаленому майбутньому, організація виробництва біодизеля в нашій країні видається вельми актуальною. В Україні базовою поновлюваною сировиною є рапс (рапсова олія), і це гарантує нашу незалежність від зовнішніх постачальників енергоносіїв цього типу.

Якщо ж ми зупинимося лише на розширенні посівних площ під рапс (див. «Дзеркало тижня» від 10.12.05) і збільшенні обсягів його продажу в розвинені країни, то, очевидно, наша роль зведеться лише до виконання функції постачальника сировини, і енергозалежність від цього не зменшиться.

Необхідно організувати власне масштабне виробництво. Відомі сьогодні технології базуються на проведенні процесу переетерифікації рідких жирів метанолом шляхом використання як каталізаторів сильних лугів або сірчаної кислоти. Процес дуже копіткий і не дуже зручний, зокрема і з погляду утворення відходів. Так, відомо, що виробництво 10 тис. т біодизеля з кислотним каталізатором поєднано з нагромадженням 2 тис. т відходів, а саме — сульфату кальцію (гіпсу), який утворюється внаслідок нейтралізації обробленої сірчаної кислоти окисом кальцію (негашеним вапном).

Саме тому останнім часом розглядається можливість створення й використання твердих кислотних і лужних каталізаторів, які легко відокремлюються від реакційної маси, не викликають корозію апаратури й не створюють проблем з відходами. Саме розробкою й дослідженнями таких каталізаторів займається нині Інститут сорбції і проблем ендоекології НАН України. Ми сподіваємося, ці матеріали будуть затребувані найближчим часом, якщо не в нас, то принаймні у західних виробників біодизеля.