· Хорошие смазывающие свойства. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазывающие способности. Биодизель же, несмотря на почти полное отсутствие серы, характеризуется хорошими смазывающими свойствами.
· Высокая температура воспламенения. Для биодизеля её значение превышает 100 0С, что позволяет назвать его относительно безопасным веществом.
Анализ экологических показателей двигателей свидетельствует о снижении токсичных выбросов при работе на биотопливе. Содержание окиси углерода СО (угарный газ) при любой нагрузке и выбросы углеводородов СН сокращаются в два раза, количество твердых частиц (дымность) в режиме максимальной нагрузки снижается в два раза, а в режиме малой нагрузки дымность практически отсутствует. Исследования по замене дизельного топлива биодизельной смесью ( при соотношении в ней 1:1) показали существенное улучшение экологических характеристик двигателя. Выбросы оксидов азота при нормальном режиме работы двигателя сократились на 15 – 20%, сажи – на 30 – 35%, оксидов углерода и углеводородов – на 10 – 15%.
Сырьевая база для производства эфиров жирных кислот отличается большим разнообразием. Более 150 видов растений по всему миру, способных вырабатывать масла, - это шанс, позволяющий регионам самостоятельно на местном уровне решать свои региональные энергетические проблемы. К числу масляных растений относятся: земляные орехи, соя, рапс, лен, горчица, подсолнечник, рицина, хлопок, фундук, оливы, бук, пальмы.
По элементному составу растительные масла близки друг другу, а от нефтяного топлива отличаются присутствием кислорода (9,6 – 11,5%). Их главные недостатки как топлива (по сравнению с нефтепродуктами) - меньшая теплота сгорания (на 7 – 10%), более высокая вязкость (в 6 раз и более), повышенная склонность к нагарообразованию, низкая испаряемость и др. Поэтому большинство современных дизельных двигателей могут работать на чистых растительных маслах весьма непродолжительное время.
Показателен пример рапса – технической масличной культуры, урожайность которой составляет 24 – 26 центнеров с гектара. Из тонны рапса можно получить порядка 270 кг биодизельного топлива. Метиловый эфир рапсового масла по всей физико-химической характеристике близок к дизельному топливу: при его использовании не требуется подогрев топлива, в меньшей степени образуются отложения на деталях цилиндро-поршевой группы.
По химическому составу рапсовое масло представляет сбой смесь триглицеридов различной молекулярной массы. Но в целом оно имеет более высокую молекулярную массу и более длинную, по сравнению с углеводородами дизельного топлива, углеродную цепь. Помимо этого, при переработке рапса, кроме самого масла, получается ещё и рапсовый шрот – ценный белковый корм для птицеводства и животноводства.
Биодизель может смешиваться с дизельным топливом. При малых долях биотоплива в смеси возможно использование этих биотоплив без каких-либо переделок в двигателях. Другие виды биотоплива, такие, как чистое растительное масло, биометанол, биогаз, биодиметилэфир и биоводород, требуют при своем использовании существенного изменения как инфраструктуры снабжения, так и модификации двигателей.
Европейский опыт показывает, что к такому топливу предъявляется ряд специфических требований, изложенных в европейском стандарте EN 14214:2003 «Automotive fuels. Fatty acid methyl esters (FAME) for diesel engines. Requirements and test methods» (EN 14214:2003 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME) для дизельных двигателей. Требования и методы испытаний»).
В России разработан и введен в действие ГОСТ Р 52368 – 2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия», допускающий содержание биологических добавок до 5 % от объема топлива. Однако указанный стандарт не решает всех вопросов о нормативно-правовом обеспечении использования метиловых эфирных жирных кислот – основного компонента биотоплива для двигателей внутреннего сгорания, в частности для дизельных двигателей.
Это связано с тем, что, несмотря на кажущуюся простоту реакции переэтерификации растительных масел, технологический процесс получения метиловых эфиров протекает с образованием ряда промежуточных и побочных продуктов, весьма нежелательных в дизельном топливе. К таким соединениям относятся эфиры линоленовой кислоты, которые в силу наличия в молекуле трех двойных связей склонны к полимеризации с образованием высокомолекулярных соединений. Ограничивается также содержание моно-, ди- и триглицеридов и свободного глицерина; строго нормируется содержание калия, натрия, фосфора и свободного метанола. Соединения калия и натрия используются в качестве катализаторов переэтерификации. Но, если их не удалить после завершения процесса, они могут вызвать расщепление метиловых эфиров с образованием свободных жирных кислот - сильных коррозионных агентов. Фосфор, содержащийся в маслах в виде фосфолипидов, может отравлять нейтрализаторы выхлопных газов автомобилей, а метанол сам по себе является сильным ядом.
Поэтому необходимо стандартизировать в России ряд специфических методов испытаний, применимых только для топлив этого вида. В настоящее время действуют следующие стандарты:
· EN 14103:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания эфиров и метилового эфира линоленовой кислоты»;
· EN 14104:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение кислотного числа»;
· EN 14105:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания свободного и общего глицерина, а также содержания моно-, ди- и триглицеридов (основной метод)»;
· EN 14106:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания свободного глицерина»;
· EN 14107:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания фосфора методом эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой »;
· EN 14108:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания натрия методом атомно-абсорбционной спектрометрии»;
· EN 14109:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания калия методом атомно-абсорбционной спектрометрии»;
· EN 14110:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания метанола»;
· EN 14111:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания йодного числа»;
· EN 14112:2003 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение стойкости к окислению (экспресс-метод испытания на окисление)».
Для решения этой задачи ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы» уже разработаны и представлены на утверждение в Ростехрегулирование проекты следующих нормативных документов:
· ГОСТ Р ЕН 14214 «Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME) для дизельных двигателей. Общие технические требования». Проект стандарта распространяется на метиловые эфиры жирных кислот, при меняемых в качестве биотоплива в чистом виде или в качестве компонента дизельного топлива, соответствующих требованиям ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия», гармонизированного с EN 590:2004. В проекте стандарта сделана оговорка о том, что топлива, приготовленные только на основе метиловых эфиров жирных кислот, предназначены для транспортных средств с дизельными двигателями, сконструированными или переоборудованными для работы на данном виде топлива.
· ГОСТ Р ЕН 14103 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания эфиров и метилового эфира линоленовой кислоты».
· ГОСТ Р ЕН 14105 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания свободного и общего глицерина, а также содержания моно-, ди- и триглицеридов (метод сравнения)».
· ГОСТ Р ЕН 14109 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Определение содержания калия методом атомно-абсорбционной спектрометрии».
При поддержке со стороны Ростехрегулирования ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы считает целесообразным продолжить работу по остальным стандартам EN.
4 Международные подходы к вопросам энергетической и экологической эффективности
В федеральном законе «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании» (№189-ФЗ от 18 июля 2009г.) расширены цели принятия технических регламентов за счет цели «обеспечение энергетической эффективности».
После выхода Указа Президента РФ от 4 июня 2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» задачи повышения энергетической и экологической эффективности становятся особенно актуальными. В этой связи интересен международный опыт в области повышения энергетической и экологической эффективности, представленный на примере работы самой авторитетной международной организации в области стандартизации и подтверждения соответствия электрооборудования – Международной электротехнической комиссии (МЭК).
Два основных направления деятельности МЭК – стандартизация и оценка соответствия, которые осуществляются Комитетом по управлению стандартами (SMB) и Комитетом оценки соответствия (САВ), активно участвующими в создании и развитии международной программы по энергосбережению.