شركة قطران الطاقة للخدمات النفطية

مقالة علمية بعنوان

البيوديزل Biodiesel

اعداد : المهندس عبدالله زين العابدين

بأشراف الدكتور: مروان عامر

يعتبر الوقود البترولي من أكثر أنواع الوقود تلويثا للبية ، حيث إنه واسع الاستخدام
وينتج عند احتراقه غاز ثاني أكسيد الكربون التي تشارك بنصيب كبير في ارتفاع درجة
حرارة الأرض ( ‎Global wormin‏ ) هذه الظاهرة التي من شأنها ارتفاع منسوب
المياه في البحار والمحيطات ، نظرا لذوبان الجليد في القطبين وبالتالي غرق مساحات
و اسعة من القار ات .
هناك بدائل كثيرة للوقود البترولي يمكنها أن توفر الطاقة اللازمة لحياة الإنسان مثل
الطاقة الشمسية والخلايا الهيدروجينية وهي في تطور مستمر ، ولكن هناك بديل بدأ
استخدامه في العديد من دول العالم ألا وهو البيوديزل ‎Biodiesel‏ وقد تزايد إنتاجه
واستخدامه خلال السنوات الأخيرة بشكل كبير .
ويعود تزايد الاهتمام بإنتاج وقود البيوديزل عالميأ لغلاء أسعار الوقود البترولي أولأ
وتوفر كميات كبيرة من الزيوت النباتية رخيصة التمن والتي تستخدم كمواد أولية لإنتاج
البيوديزل .

يمتلك وقود البيوديزل خواص فيزيائية وحرارية تشبه إلى حد كبير خواص وقود الديزل
وخاصة من ناحية اللزوجة وطاقة الاحتراق , والأمر الذي يشجع على استخدامه كوقود
هو إمكانية تصنيعه بشكل متجدد من مصادره النباتية التي تزرع سنويا , أو الحيوانية
المتوفرة بشكل دائم ما دامت الحياة على الأرض , بينما النفط عرضة للنفاذ نتيجة
الاستهلاك المستمر , بالإضافة إلى أنه يطلق عند احتراقه ملوثات بينية أقل من الديزل
البترولي.

تعريف البيوديزل:

البيوديزل سائل زيتي القوام ذو لون أصفر خفيف , ورائحة خفيفة , وطعم مر , وهو اسم
لمجموعة متنوعة من إستيرات الكحولات الأولية الدنيا للأحماض الدسمة , كالميتيلية أو
الإيتيلية أو البروبيلية أو البوتيلية أو البنتيلية

مواصفات البيوديزل:

يتميز وقود البيوديزل بالمواصفات التالية:

*يمكن أن يمتزج وقود البيوديزل مع وقود الديزل البترولي بسرعة وبكافة النسب (والأكثر استخداما 20% بيوديزل 80% ديزل بترولي ) , ويتشكل مزيج وقودي متجانس , حيث يفضل أن تستخدم هذه المزائج لأنه عند استخدام البيوديزل لوحده يجب تعديل المحرك لتجنب مشاكل تقنية في الأداء

*يعتبر البيوديزل غير سام وسهل التحلل البيولوجي.

*يقلل البيوديزل من إصدارات الملوثات السامة الناتجة عن محركات الديزل , حيث يقلل انبعاث أول أكسيد

الكربون بنسبة47%, ويخفض انبعاث غاز ثاني أكسيد الكبريت بنسبة ‎%100, ويقلل حوالي 90‏ % من

‏الدقائق الناعمة الغير محترقة الناتجة

‏*يملك البيوديزل رقم سيتان مرتفع ( ‎65-60‏ ) وهو أعلى من رقم سيتان الديزل البترولي ( 44 – 49‏ ) , ذلك مما يساعد على الوصول إلى احتراق كامل للوقود و خفض المخلفات الضارة مثل ‎CO‏

يمكن أن يخزن البيوديزل وينقل بشكل أفضل وآمن نظرأ لارتفاع درجة احتراقه ونقطة وميضه ولزوجته مقارنة مع الديزل البترولي الذي يحتاج إلى شروط خاصة لتخزينه ونقله.

المواد الأولية التي تدخل في تصنيع وقود البيوديزل:

1- الزيوت النباتية الخام أو المستعملة والدهون الحيوانية ومن الطحالب.

2- الكحولات الأولية الدنيا , وخاصة الكحول الميتيلي والإيتيلي . وإن كان الإيتانول مفضل في كثير من الأحيان لأنه أرخص ثمنا , وأسهل تحضيرا , وأكثر أمنأ حيث أن التأثيرات السامة للأبخرة الناتجة عنه منخفضة مقارنة مع الميتانول ولكن عمليأ يستخدم الميتانول بشكل واسع للأسباب التالية:

*لا يشكل الميتانول ايزو تروب مع الماء , وبذلك يمكن إعادة استخدامه ( إعادة تدويره )
*يضاف الميتانول ‎CH3OH‏ ( وزنه الجزيني32 غ / مول ) بكمية أقل من الإيتانول ‎OH‏ -CH2-CH3 وزنه‏ الجزيدي ‎46 غ / مول

‏*درجة غليان الميتانول64.5 م أقل من درجة غليان الإيتانول 78 م

‏*صعوبة الحصول على الإيتانول المطلق ‎.100‏ %

وتعتمد عملية تبديل الأسترة وحدوث التفاعل بشكل كامل على عدة عوامل:
– نوع الزيت ونقاوته , ويفضل الزيت المتعادل والمبيض والمزال الرائحة.
– حجم وشكل مفاعل الأسترة,
– عدد‏ دوران الخلاط في الدقيقة .
– درجة حرارة التفاعل ( أخفض من درجة غليان الكحول المستعمل عادة ).
– نسبة الزيادة من الكحول المستخدم
– زمن الخلط والتفاعل،
*ويبين المخطط التالي تسلسل مراحل الأسترة التبادلية:

زيت متعادل ومكرر ومبيض وخال من الماء + مزيج الكحول والوسيط، التفاعل— » الترقيد لفصل الجليسيرين الأكثر كثافة الذي يرقد في أسفل الخلاط عن الإستر الأقل كثافة الذي يطفو على السطح , كما يمكن الفصل باستعمال الطرد المركزي —> إزالة الكحول المتبقي مع الإستر بعملية التبخير اللحظي —> تتقية الإستر من أثار الوسيط والصابون—> تنقية ورفع تركيز الجليسيرين الناتج وتعبئته وتخزينه –»تعبئة وتخزين البيوديزل.

*التجرية العملية لإنتاج الديزل الحيوى : ( المقادير هي ل 1‏ لتر من الزيت المكرر النقي ):

*يتم إضاف ما مقداره ‎4‏ غ من هيدروكسيد الصوديوم في خلاط إلى 200‏ سم3‏ من الميتانول ( ‎CH3OH‏ ) ويخلطان لمدة 5 دقائق فينتج ميتوكسيد الصوديوم ‎Na O‏ ) “

( CH3ثم‏ نضع 1ليتر من الزيت النباتي المكرر النقي في الناتج ونخلطهما لمدة نصف ساعة وندع المزيج يرقد لمدة 8 ساعات في درجة حرارة (35 – 30) فنحصل على ‎1 ليتر من الديزل الحيوي) ستيارات أو أوليات ( ‎R – COO- CH3‏ بلون فاتح يطفو في الأعلى , وجليسرين ‎CH2OH-CHOH-CH2OH‏ بلون داكن في الأسفل
‎200‏ سم.3 )R-COO-(3 C3H5 + 3 CH3OH = 3 R-COO- CH3 + C3H5- OH
‏*يغسل الديزل الحيوي المنتج بالماء لإزالة المواد الغير متفاعلة , ويمكن مزجه مع أحد‎
‏المشتقات النفطية لتحسن جودته‎

*أما الجليسرين الناتج فيستخدم في صناعة الصابون والأدوية والمراهم والأصبغة
وغيرها , بعد تحسين لونه بالفحم الفعال , ورفع تركيزه إلى التركيز المناسب.

*إن كلفة الديزل الحيوي المنتج تعتمد على نوع الزيت المستخدم وكلفة المواد الكيميانية وتكلفة استهلاك المعدات المستخدمة بالإضافة إلى تكلفة الكهرباء وأجوراليد العاملة,
*ولمنع تهلم الديزل الحيوي المنتج ( أي يصبح كالهلام ) في الجو البارد ( 5 -4) يجب مزجه مع المشتقات النفطية . أو أسترة الزيوت ذات الرقم اليودي المرتفع , أو المجرى عليها عملية التشتيه.De Winterization‏

جدول مقارنة البيوديزل مع الديزل البترولي وهذا مايوضحه الجدول التالي

هذا الجدول بيين مزايا البيوديزل برقم سيتان أعلى و كبريت أقل و عدم قابلية انسداد الفلتر ولكن طاقة احتراق أقل و قابلية أكسدة عالية.

من إيجابيات استعمال البيوديزل:
‎- إمكانية تصنيعه بشكل متجدد من مصادر نباتية التي تزرع سنويا بينما يبقى النفط عرضة للنفاذ نتيجة الاستهلاك المستمر
– كذلك يمكن إنتاجها من مخلفات الصناعات الزيتية
– انبعاثات الاحتراق للبيوديزل أقل تلوثا بنسبة 83 من الوقود البترولي.
– آمن جدا في النقل التخزين و غير سام.
‎- يطيل من عمر المحركات اكثر من الوقود البترولي.
سلبيات استعمال البيوديزل:
– ٥‏ تأثيره على الأمن الغذائي
– شروط التخزين الضرورية
‎- ضرورة مزجه مع الوقود البترولي ليعمل بشكل سليم في المحرك
‎- رواسب في المحركات نظرا لزيادة كمية مواد التشحيم الموجودة في البيوديزل