Fakty i mity produkcji i stosowania bioestrów
Dyskusje na temat biopaliw najlepiej charakteryzuje powiedzenie Stanisława Lema „ekspertoliza, czyli rozpuszczanie prawdy w gronie ekspertów”. Efektem takiego stanu jest to, że przeciętny odbiorca może z niej wyciągnąć dowolne wnioski, a naukowcy chyba sami się w tym pogubili.
Jest to wynikiem publikowania lub głoszenia wielu często sprzecznych lub wyrwanych z kontekstu doniesień, które zaowocowały tym, że na obecnym etapie trudno jest oddzielić fakty od mitów. Każdy czytelnik wybierze więc takie stwierdzenia, jakie mu odpowiadają, a ich wybór – jak pisze Wojciech Orliński w majowym numerze „Wiedzy i Życia” z 2003 r. – „zależy od tego, który ekspert miał ładniejszy krawat”. Szeroki zakres informacji nie zawsze rzetelnych, z jednostronnie wybieranymi argumentami, a także praktyczna niemożliwość ich weryfikacji często implikują błędne wnioski. Weryfikacja jest o tyle utrudniona, że wiele z tych opracowań jest robionych na zlecenie. A kto płaci, ten odbiera. Z drugiej strony wiadomo, że na świecie ideałów nie ma i każdy wyrób czy każde działanie ma również takie elementy, które przez jednych są oceniane pozytywnie, a przez innych negatywnie.
Pojęcie biopaliwa
Gdzie więc tkwią podstawowe problemy tak wielkiej skrajności stanowisk, jaką spotykamy przy ocenie biopaliw? Jedną z przyczyn tak odmiennych opinii jest niejednoznaczność pojęcia biopaliwo. Implikuje to różną ocenę tego samego zjawiska, ponieważ każdy odnosi je do innego pojęcia bazowego. Pojęcie to obejmuje bardzo szeroki zakres różnych substratów. Jeżeli więc autor nie sprecyzuje, o jakie biopaliwo mu chodzi, to czytelnik może sobie wybrać dowolne z bardzo szerokiej gamy znanych czy stosowanych biopaliw.
Błędne interpretacje oceny biopaliw wynikają też często z pomijanych w wystąpieniach istotnych elementów, takich jak to, czy testowane biopaliwo stanowiło 100%, czy było tylko dodatkiem do benzyny lub oleju (a jeżeli tak, to w jakim procencie), czy też zastosowano go w postaci komponentu otrzymanego z biosurowców. Istotnym niedomówieniem jest również pomijanie faktu, do jakiego rodzaju paliwa dodano bioskładnik. Także tylko w nielicznych opracowaniach podaje się, czy zastosowaniu biopaliwa towarzyszyło wprowadzenie innych dodatków, które powinny być stosowane, by uzyskać pozytywny efekt. A pakiet dodatków dla olejów jest bardzo szeroki (barwniki, antyutleniacze, deaktywatory, surfaktanty, dodatki poprawiające odparowywanie, zapobiegające powstawaniu osadów i redukujące emisję NOx, depresatory, inhibitory korozji itp.). Mogą one niwelować lub wzmacniać efekt zastosowania biopaliwa.
Chociaż w literaturze opisano już wiele produktów stosowanych jako składniki zastępujące olej napędowy, to wciąż poczesne miejsce zajmują produkty otrzymane w reakcji transestryfikacji tłuszczów metanolem lub rzadziej etanolem, nazywane biodieslem albo estrem.
Estry jako dodatki do olejów napędowych mogą być produkowane z każdego jadalnego oleju, nawet z oleju odpadowego pozostającego po przygotowaniu potraw.
I tu kolejny problem, często pomijany przez publicystów. Takim przykładem półprawdy jest publikacja w „Newsweeku” z 22 października 2006 r., w której autor zgodnie z prawdą podaje, iż bioester można produkować w dowolnym gospodarstwie z dowolnego tłuszczu (oleju rzepakowego, smalcu czy oleju po smażeniu frytek), ale przez przypadek czy z uwagi na kryptoreklamę zapomniał dodać, że jakość produktów otrzymanych z różnych surowców będzie się istotnie różniła. Zastosowanie różnych surowców będzie wymagało też istotnych modyfikacji technicznych i technologicznych (chyba że np. smalec, jaki stosuje autor, nie ma skwarek). Dalej zarówno w tym, jak i w wielu innych doniesieniach zapomina się o pewnym drobnym fakcie – że produkcja dobrej jakości biodiesla wymaga stosowania ok. 100% nadmiaru metanolu, którego zagospodarowanie lub zawracanie do procesu w warunkach gospodarstwa domowego będzie stwarzało istotne techniczne i technologiczne problemy ze względu na jego toksyczność i właściwości palne czy wybuchowe.
Nie mylić fazy glicerynowej z gliceryną
W wielu opracowaniach pomija się też fakt, że w procesie produkcji obok biodiesla otrzymujemy ok. 30% fazy glicerynowej. Ta ostatnia często – chyba dla zmylenia nieprofesjonalistów – nazywana jest gliceryną (więcej na ten temat – „Czysta Energia” 11/2006). Powstaje pytanie, czy przy produkcji zakładanej na ok. 1,5 mln ton biodiesla jesteśmy przygotowani na zagospodarowanie 200-300 tys. ton frakcji glicerynowej, w tym ok. 5 – 15 tys. ton mydeł? Uważam, że jeżeli uczciwie podamy informacje o produkcji biodiesla w gospodarstwach domowych, mówiąc, że obok biodiesla otrzymujemy ok. 30% frakcji odpadowej, to znając operatywność naszych gospodarzy, już teraz można organizować zasady centralnej zbiórki fazy glicerynowej, z której w jednej instalacji będzie się oddestylowywało metanol i np. produkowało z niego katalizator stosowany w procesie produkcji bioestru. Można też z surowej i zanieczyszczonej gliceryny produkować paliwo itp. Takie działanie poprawi ekonomikę procesu, zwiększy bezpieczeństwo i zmniejszy zagrożenie zanieczyszczenia środowiska. O tym, że nie jest to łatwe, w gronie mającym stale do czynienia z organizowaniem grup wspólnie produkujących nie trzeba mówić.
Jeżeli jednak w takie procesy wda się psychologia i demagogia społeczna, to inżynierowie i ekonomiści stają się bezradni i w efekcie zwycięży nie ten, kto ma rację, ale ten, kto ma silniejszy głos.
Warto wiedzieć
Zaznaczam, że jestem pasjonatem biopaliwa, ale za nieuczciwe uważam podawanie półprawd i pomijanie faktów oczywistych. Jeżeli coś kochamy, to nie tylko z jego zaletami, ale też z wadami. Tylko wówczas nie będziemy zawiedzeni po czasie. Musimy wiedzieć, że ideałów nie ma i że każdy wyrób obok zalet posiada swoje wady. Także więc bioestry obok niewątpliwych zalet mają wady, które choć nie dyskwalifikują tego paliwa, to jednak i producent, i użytkownik powinni o nich wiedzieć. Dodatek estrów zmniejsza wartość opałową paliwa i pogarsza możliwości stosowania w niskich temperaturach otoczenia, stąd konieczność dobierania szczególnie efektywnych depresatorów. Zasilanie silników Diesla estrami przy niezmienionych parametrach regulacji i nastaw powoduje spadek wartości mocy i momentu obrotowego o ok. 6% oraz wzrost objętościowego zużycia paliwa o ok. 9%. Zwiększa też higroskopijność paliwa, przez co wzrasta zagrożenie korozją. Zastosowanie dodatku biodiesla zwiększa emisję NOx. Wśród wad estrów wymienia się poza tym skłonność do tworzenia osadów w układzie dolotowym silnika.
Do istotnych wad estrów należy ponadto ich stabilność, a raczej jej brak. Badania przeprowadzone przez Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej ATR pokazały, że otrzymane komponenty po roku znacznie zmieniły swoje właściwości, zwłaszcza lepkość i liczbę jodową. Dotyczyło to głównie produktów gorszej jakości. Określenie okresu przechowywania „czystych” estrów jest obecnie przedmiotem specjalnych testów badawczych (w ramach prEN 14241), które mają umożliwić ocenę tego parametru.
Inny problem, o którym powinniśmy mówić, dotyczy silników Diesla starszej generacji, które na naszym rynku nie są rzadkością. Silniki te były produkowane z innych materiałów niż obecnie. Istnieje więc obawa, że zastosowanie w nich paliwa z dodatkiem estrów może pozbawiać właściwości uszczelniających elementy wykonane z naturalnej gumy (której generalnie nie używa się w silnikach od 1980 r.). Kolejną niewiadomą jest zachowanie się zanieczyszczeń gromadzących się w układzie paliwowym. Bierze się pod uwagę możliwość ich rozpuszczenia przez estry, które należą do ich dobrych rozpuszczalników. Niesione przez estry rozpuszczone osady mogą w efekcie spowodować zatkanie wkładów filtracyjnych lub złą ich pracę albo nawet uszkodzenie wtryskiwaczy. Przy starszych, zużytych silnikach, w których nie występuje prawidłowa szczelność w zespole tłok – pierścienie – cylinder lub występuje tzw. lanie wtryskiwaczy, może dojść do znacznego rozcieńczenia oleju smarującego silnik. Może to niekorzystnie wpłynąć na jego cechy użytkowe i skrócić czas użytkowania. W wymienionych powyżej argumentach przeciwników biodiesla warto zwrócić uwagę na ich tryb warunkowy, który przez niedokładnie czytających (a takich, jak wykazują badania, jest coraz więcej) może być przyjęty jako stwierdzenie.
Jak z powyższego wynika, produkcja i zastosowanie biodiesla implikuje wiele problemów, które można pokonać, ale w tym celu trzeba o nich pomyśleć przed, a nie po fakcie ich wprowadzenia. Jeżeli jednak będziemy się posługiwali półprawdami, to pamiętajmy, że moralnie będziemy odpowiedzialni za zatrucia, pożary czy zniszczenia spowodowane niewiedzą o problemach towarzyszących produkcji czy stosowaniu biodiesla.
prof. dr hab. Jerzy Gaca
Akademia Techniczno-Rolnicza, Bydgoszcz
Jest to wynikiem publikowania lub głoszenia wielu często sprzecznych lub wyrwanych z kontekstu doniesień, które zaowocowały tym, że na obecnym etapie trudno jest oddzielić fakty od mitów. Każdy czytelnik wybierze więc takie stwierdzenia, jakie mu odpowiadają, a ich wybór – jak pisze Wojciech Orliński w majowym numerze „Wiedzy i Życia” z 2003 r. – „zależy od tego, który ekspert miał ładniejszy krawat”. Szeroki zakres informacji nie zawsze rzetelnych, z jednostronnie wybieranymi argumentami, a także praktyczna niemożliwość ich weryfikacji często implikują błędne wnioski. Weryfikacja jest o tyle utrudniona, że wiele z tych opracowań jest robionych na zlecenie. A kto płaci, ten odbiera. Z drugiej strony wiadomo, że na świecie ideałów nie ma i każdy wyrób czy każde działanie ma również takie elementy, które przez jednych są oceniane pozytywnie, a przez innych negatywnie.
Pojęcie biopaliwa
Gdzie więc tkwią podstawowe problemy tak wielkiej skrajności stanowisk, jaką spotykamy przy ocenie biopaliw? Jedną z przyczyn tak odmiennych opinii jest niejednoznaczność pojęcia biopaliwo. Implikuje to różną ocenę tego samego zjawiska, ponieważ każdy odnosi je do innego pojęcia bazowego. Pojęcie to obejmuje bardzo szeroki zakres różnych substratów. Jeżeli więc autor nie sprecyzuje, o jakie biopaliwo mu chodzi, to czytelnik może sobie wybrać dowolne z bardzo szerokiej gamy znanych czy stosowanych biopaliw.
Błędne interpretacje oceny biopaliw wynikają też często z pomijanych w wystąpieniach istotnych elementów, takich jak to, czy testowane biopaliwo stanowiło 100%, czy było tylko dodatkiem do benzyny lub oleju (a jeżeli tak, to w jakim procencie), czy też zastosowano go w postaci komponentu otrzymanego z biosurowców. Istotnym niedomówieniem jest również pomijanie faktu, do jakiego rodzaju paliwa dodano bioskładnik. Także tylko w nielicznych opracowaniach podaje się, czy zastosowaniu biopaliwa towarzyszyło wprowadzenie innych dodatków, które powinny być stosowane, by uzyskać pozytywny efekt. A pakiet dodatków dla olejów jest bardzo szeroki (barwniki, antyutleniacze, deaktywatory, surfaktanty, dodatki poprawiające odparowywanie, zapobiegające powstawaniu osadów i redukujące emisję NOx, depresatory, inhibitory korozji itp.). Mogą one niwelować lub wzmacniać efekt zastosowania biopaliwa.
Chociaż w literaturze opisano już wiele produktów stosowanych jako składniki zastępujące olej napędowy, to wciąż poczesne miejsce zajmują produkty otrzymane w reakcji transestryfikacji tłuszczów metanolem lub rzadziej etanolem, nazywane biodieslem albo estrem.
Estry jako dodatki do olejów napędowych mogą być produkowane z każdego jadalnego oleju, nawet z oleju odpadowego pozostającego po przygotowaniu potraw.
I tu kolejny problem, często pomijany przez publicystów. Takim przykładem półprawdy jest publikacja w „Newsweeku” z 22 października 2006 r., w której autor zgodnie z prawdą podaje, iż bioester można produkować w dowolnym gospodarstwie z dowolnego tłuszczu (oleju rzepakowego, smalcu czy oleju po smażeniu frytek), ale przez przypadek czy z uwagi na kryptoreklamę zapomniał dodać, że jakość produktów otrzymanych z różnych surowców będzie się istotnie różniła. Zastosowanie różnych surowców będzie wymagało też istotnych modyfikacji technicznych i technologicznych (chyba że np. smalec, jaki stosuje autor, nie ma skwarek). Dalej zarówno w tym, jak i w wielu innych doniesieniach zapomina się o pewnym drobnym fakcie – że produkcja dobrej jakości biodiesla wymaga stosowania ok. 100% nadmiaru metanolu, którego zagospodarowanie lub zawracanie do procesu w warunkach gospodarstwa domowego będzie stwarzało istotne techniczne i technologiczne problemy ze względu na jego toksyczność i właściwości palne czy wybuchowe.
Nie mylić fazy glicerynowej z gliceryną
W wielu opracowaniach pomija się też fakt, że w procesie produkcji obok biodiesla otrzymujemy ok. 30% fazy glicerynowej. Ta ostatnia często – chyba dla zmylenia nieprofesjonalistów – nazywana jest gliceryną (więcej na ten temat – „Czysta Energia” 11/2006). Powstaje pytanie, czy przy produkcji zakładanej na ok. 1,5 mln ton biodiesla jesteśmy przygotowani na zagospodarowanie 200-300 tys. ton frakcji glicerynowej, w tym ok. 5 – 15 tys. ton mydeł? Uważam, że jeżeli uczciwie podamy informacje o produkcji biodiesla w gospodarstwach domowych, mówiąc, że obok biodiesla otrzymujemy ok. 30% frakcji odpadowej, to znając operatywność naszych gospodarzy, już teraz można organizować zasady centralnej zbiórki fazy glicerynowej, z której w jednej instalacji będzie się oddestylowywało metanol i np. produkowało z niego katalizator stosowany w procesie produkcji bioestru. Można też z surowej i zanieczyszczonej gliceryny produkować paliwo itp. Takie działanie poprawi ekonomikę procesu, zwiększy bezpieczeństwo i zmniejszy zagrożenie zanieczyszczenia środowiska. O tym, że nie jest to łatwe, w gronie mającym stale do czynienia z organizowaniem grup wspólnie produkujących nie trzeba mówić.
Jeżeli jednak w takie procesy wda się psychologia i demagogia społeczna, to inżynierowie i ekonomiści stają się bezradni i w efekcie zwycięży nie ten, kto ma rację, ale ten, kto ma silniejszy głos.
Warto wiedzieć
Zaznaczam, że jestem pasjonatem biopaliwa, ale za nieuczciwe uważam podawanie półprawd i pomijanie faktów oczywistych. Jeżeli coś kochamy, to nie tylko z jego zaletami, ale też z wadami. Tylko wówczas nie będziemy zawiedzeni po czasie. Musimy wiedzieć, że ideałów nie ma i że każdy wyrób obok zalet posiada swoje wady. Także więc bioestry obok niewątpliwych zalet mają wady, które choć nie dyskwalifikują tego paliwa, to jednak i producent, i użytkownik powinni o nich wiedzieć. Dodatek estrów zmniejsza wartość opałową paliwa i pogarsza możliwości stosowania w niskich temperaturach otoczenia, stąd konieczność dobierania szczególnie efektywnych depresatorów. Zasilanie silników Diesla estrami przy niezmienionych parametrach regulacji i nastaw powoduje spadek wartości mocy i momentu obrotowego o ok. 6% oraz wzrost objętościowego zużycia paliwa o ok. 9%. Zwiększa też higroskopijność paliwa, przez co wzrasta zagrożenie korozją. Zastosowanie dodatku biodiesla zwiększa emisję NOx. Wśród wad estrów wymienia się poza tym skłonność do tworzenia osadów w układzie dolotowym silnika.
Do istotnych wad estrów należy ponadto ich stabilność, a raczej jej brak. Badania przeprowadzone przez Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej ATR pokazały, że otrzymane komponenty po roku znacznie zmieniły swoje właściwości, zwłaszcza lepkość i liczbę jodową. Dotyczyło to głównie produktów gorszej jakości. Określenie okresu przechowywania „czystych” estrów jest obecnie przedmiotem specjalnych testów badawczych (w ramach prEN 14241), które mają umożliwić ocenę tego parametru.
Inny problem, o którym powinniśmy mówić, dotyczy silników Diesla starszej generacji, które na naszym rynku nie są rzadkością. Silniki te były produkowane z innych materiałów niż obecnie. Istnieje więc obawa, że zastosowanie w nich paliwa z dodatkiem estrów może pozbawiać właściwości uszczelniających elementy wykonane z naturalnej gumy (której generalnie nie używa się w silnikach od 1980 r.). Kolejną niewiadomą jest zachowanie się zanieczyszczeń gromadzących się w układzie paliwowym. Bierze się pod uwagę możliwość ich rozpuszczenia przez estry, które należą do ich dobrych rozpuszczalników. Niesione przez estry rozpuszczone osady mogą w efekcie spowodować zatkanie wkładów filtracyjnych lub złą ich pracę albo nawet uszkodzenie wtryskiwaczy. Przy starszych, zużytych silnikach, w których nie występuje prawidłowa szczelność w zespole tłok – pierścienie – cylinder lub występuje tzw. lanie wtryskiwaczy, może dojść do znacznego rozcieńczenia oleju smarującego silnik. Może to niekorzystnie wpłynąć na jego cechy użytkowe i skrócić czas użytkowania. W wymienionych powyżej argumentach przeciwników biodiesla warto zwrócić uwagę na ich tryb warunkowy, który przez niedokładnie czytających (a takich, jak wykazują badania, jest coraz więcej) może być przyjęty jako stwierdzenie.
Jak z powyższego wynika, produkcja i zastosowanie biodiesla implikuje wiele problemów, które można pokonać, ale w tym celu trzeba o nich pomyśleć przed, a nie po fakcie ich wprowadzenia. Jeżeli jednak będziemy się posługiwali półprawdami, to pamiętajmy, że moralnie będziemy odpowiedzialni za zatrucia, pożary czy zniszczenia spowodowane niewiedzą o problemach towarzyszących produkcji czy stosowaniu biodiesla.
prof. dr hab. Jerzy Gaca
Akademia Techniczno-Rolnicza, Bydgoszcz
