Биодизель и возобновляемый дизель: в чем разница?

Дизельное топливо на основе биомассы уже давно играет важную роль в соблюдении требований США по возобновляемым видам топлива (RFS) (например, Farmdoc Daily, 19 июля 2017 г.). Двумя основными типами дизельного топлива на основе биомассы, используемыми для соблюдения требований RFS, являются «биодизельное топливо» и «возобновляемое дизельное топливо». Исторически производство биодизеля существенно опережало производство возобновляемого дизельного топлива. Ситуация начала меняться в последние годы из-за бума в строительстве мощностей по производству возобновляемого дизельного топлива. Бум был достаточно большим, чтобы оказать существенное влияние на цены на сырье для производства жиров и масел, используемое для производства дизельного топлива на основе биомассы. Эта статья является первой в серии, в которой будет рассмотрен бум возобновляемого дизельного топлива и его влияние на сельское хозяйство США.

Сегодня мы начинаем серию с обсуждения различий между биодизелем и возобновляемым дизельным топливом. В настоящее время дизельное топливо на основе биомассы производится из органического липидного сырья, содержащего свободные жирные кислоты, такого как растительные масла, животные жиры или переработанные жиры (AFDC, 2022a,b). Хотя биодизель и возобновляемое дизельное топливо относятся к категории дизельного топлива на основе биомассы и могут производиться с использованием одного и того же сырья, это совершенно разные виды топлива, которые различаются по нескольким важным характеристикам.

Биодизель, часто называемый биодизельным топливом FAME или просто FAME, производится с помощью процесса, известного как переэтерификация (FAME означает метиловый эфир жирных кислот). Переэтерификация превращает органические жиры и масла в алкиловые эфиры жирных кислот путем взаимодействия их со спиртами и катализаторами (AFDC, 2022a). Метанол обычно служит реагентом и создает метиловые эфиры жирных кислот. Во время процесса переэтерификации 100 фунтов растительного масла или жира обычно реагируют с 10 фунтами метанола с получением около 100 фунтов биодизельного топлива и 10 фунтов глицерина. Эквивалентно, для производства одного галлона биодизельного топлива и 0,9 фунта глицерина требуется около 7,5 фунтов сырья (farmdoc daily, 15 февраля 2022 г.). Существует несколько применений как сырого, так и очищенного глицерина, обычно называемого глицерином, с содержанием глицерина около 80 процентов. Глицерин можно использовать в кормах для животных или в различных химических процессах.

Схема процесса производства биодизеля FAME представлена ​​на рисунке 1. Схема представляет собой так называемый «непрерывный» производственный процесс. Периодические процессы также используются на старых и небольших заводах по производству биодизельного топлива. Этапы производственного процесса аналогичны для обоих типов процессов, за исключением того, что фаза реактора в периодическом процессе намного длиннее.

Как показано на рисунке 1, сырье сначала подвергается предварительной обработке для удаления примесей. Обработанное сырье затем предварительно нагревается примерно до 130 градусов по Фаренгейту. Пока сырье нагревается, его качество проверяется на содержание свободных жирных кислот. Поддерживая постоянную температуру, затем в реактор загружают сырье вместе с метанолом и основными катализаторами и, редко в США, ферментами. Затем смесь перемешивают до завершения химической реакции, часто всего за час. После завершения реакции реакционной смеси дают отстояться в течение нескольких часов. За это время глицерин и биодизель разделяются, при этом глицерин оседает на дно реактора, а биодизель наверх из-за разницы в их плотности. По истечении времени отстаивания глицерин отделяется от метиловых эфиров путем слива со дна реактора. Глицерин очищают путем удаления избытка метанола, а затем хранят в резервуаре. Метиловые эфиры переносят в другой резервуар, где их промывают водой много раз, пока вода не станет прозрачной. Промывка удаляет из метиловых эфиров остатки катализатора, мыла, соли, метанола и оставшегося глицерина. После промывки метиловые эфиры подвергаются интенсивной сушке до полного удаления оставшейся влаги. Наконец, биодизельное топливо на основе метилового эфира жирных кислот (FAME) хранится в резервуарах, готовых к употреблению.