Biodiisel: määratlus, tootmine, kasutamine ja keskkonnamõju
Biodiisel: kuidas valmistatakse taimeõlidest ja rasvadest kütust, selle kasutusvõimalused, keskkonnamõjud ja eelised naftapõhise diisli säästlikuma alternatiivina.
Biodiisel on kütuseliik, mida valmistatakse taimeõli, loomsete rasvade, eriliigiliste vetikate ja võimaluse korral isegi reovee vahetamisel. Seda peetakse taastuvenergia liigiks, kuna see kõik pärineb elusatest taimedest ja loomadest. Seda saab kasutada mootori, tavaliselt sõidukite, sealhulgas lennukite, käivitamiseks. See asendab diislikütust, mis pärineb naftast, mis on fossiilne kütuseliik.
Biomassist valmistatud biokütus on erinev, kuna see ei lähtu naftast ja kasutab kütuse valmistamiseks teistsugust keemilist protsessi.
Mis on biodiisel täpsemalt?
Biodiisel on peamiselt rasvhapete metüülestrid (FAME) või hüdrogeenitud taimse päritoluga kütused (nt HVO/HEFA). Tavaline tööstuslik protsess on transesterifikatsioon, kus triglütseriidid reageerivad alkoholiga (tavaliselt metanooliga) ja katalüsaatoriga, tulemuseks on metüülestrid (biodiisel) ja kõrvalproduktina glütserool. Teine oluline protsess on hüdrotermiline destilleerimine ja hüdrogeenimine (HVO), mis annavad omadustelt lähemal fossiilsest diislile oleva „rohelise diisli”.
Tooraine ja tootmismeetodid
- Taimeõlid: rapsi-, soja-, palma- ja muud õlid. Raps on Euroopas levinud tooraine.
- Loomsed rasvad: lõpptoodetest või liha töötlemise kõrvalproduktidest saadud rasvad.
- Taaskasutatud õlid ja praadirasvad: kasutatud toiduõli (UCO) on sageli keskkonnasõbralikum tooraine, kuna väldib uue põllumajandusmahu kasutamist.
- Vetikad ja mikroorganismid: vetikad võivad toota õlisid suure tihedusega ja on paljude teadusuuringute sihtmärk.
- Alternatiivsed allikad: tööstuslikud jäätmed, teatud tüüpi reovee fraktsioonid ja sünteetilised protsessid (nt power-to-liquid) võivad samuti olla lähituleviku võimalused.
Omadused ja tehnilised küsimused
Biodiisli omadused erinevad tavalisest naftadiislist: biodiiselil on tavaliselt kõrgem setaaniarv, parem määrimisvõime ja madalam väävlisisaldus. Samas on energiasisaldus veidi madalam kui fossiilsel diislil, mistõttu kütusekulu võib olla veidi suurem. Biodiisel on lahustuv ja võib mõjutada mootori õlisisaldust, kummi- ja plastosade vastupidavust ning talvist voolavust (CFPP), mistõttu kasutatakse vajadusel kütuse lisandeid või segu (B10, B20 jne).
Kasutamine ja ühildumine
- Sõidukid: paljud tänapäevased diiselmootorid taluvad väiksemaid biodiislipealseid segusid ilma muutmata. Levinud segud on B5 ja B7 (5% ja 7% biodiisli sisaldus). Mõned masinad ja spetsiaalsed mootorid võivad kasutada kuni B100, kuid see nõuab tavaliselt eritingimusi ja hooldust.
- Rasked sõidukid ja põllumajandusmasinad: kasutatakse laialdaselt, aga soojemate kliimade puhul tuleb arvestada madalama voolavuse ja materjalide ühilduvusega.
- Lennundus ja merendus: lennunduses kasutatakse pigem HVO/HEFA tüüpi järelhooldatud biokütuseid (SAF), kuna need vastavad rangetele kütusestandarditele. Merenduses on biodiisel üks võimalikest lahendustest, kuid tehnilised ja regulatiivsed küsimused mõjutavad kasutuselevõttu.
Keskkonnamõju
Biodiisel võib vähendada kasvuhoonegaaside (KHG) heitkoguseid võrreldes fossiilse diisliga, kuid tegelik kasu sõltub kogu elutsüklist (tooraine kasvatamine, töötlemine, transpordikulu ja võimalikud maakasutuse muutused). Peamised keskkonnamõjud ja riskid:
- Kasvuhoonegaaside kokkuhoid: sõltub toorainest — jäätmeõlid ja liigset põllumajandusmaad mitte kasutavad allikad annavad suurema kokkuhoiu kui uus palmikasvatus.
- Maakasutuse muutus ja ILUC: metsade või niitude vähenemine põllumaaks võib suurendada emissioone ja vähendada bioloogilist mitmekesisust.
- Vee- ja väetise kasutus: põllumajanduslik tooraine võib suurendada veetarvet ja kemikaalikasutust.
- Õhuheitmed: biodiisel vähendab sageli tahma ja süsinikmonooksiidi heidet, kuid mõnel juhul võib NOx-heitmeid veidi suureneda ilma reageerivate heitmete vähendamiseta.
- Toiduvõistlus: suurte põllumajandusmahukate biokütuste tootmine võib tõsta toiduainete hindu ja mõjutada toiduhõivet.
Standardid ja säästlikkus
Biodiisli kasutuselevõttu reguleerivad riiklikud ja rahvusvahelised standardid (näiteks Euroopa standard EN 14214), mis määravad kütuse kvaliteedi ja ohutuse. Säästlikkuse tagamiseks on olemas sertifikaadid ja süsteemid (nt ISCC, RSB), mis hindavad tootmise CO2 jalajälge, maakasutuse mõjusid ja sotsiaalseid aspekte. Tarbijad ja poliitikakujundajad peavad eristama esmaseid (esimese põlvkonna) biokütuseid, mis võivad põhjustada toiduvõistlust, ning teise/kolmanda põlvkonna lahendusi (jäätmed, vetikad, sünteetilised kütused), mis on säästlikumad.
Tulevik ja arengud
Tulevikus on suundumused järgmised: suurem rõhk jäätme- ja kõrvalsaadustel põhinevatel lahendustel, vetikapõhised kütused, hüdrogeenitud taimsed diislid (HVO/HEFA) ning sünteetilised „power-to-liquid” kütused, mis kombineerivad taastuvenergiat ja CO2 kasutamist. Poliitika, tehnoloogiline areng ja säästlikkuse nõuded määravad, millised lahendused saavad laialdaseks.
Kokkuvõte
Biodiisel on oluline alternatiiv fossiilsele diislile, pakkudes potentsiaalset KHG-heite vähendust ja paremat määrimisvõimet, kuid selle tegelik kliimakasu sõltub toorainest, tootmisviisist ja kogu elutsüklist. Säästlikuks kasutamiseks tuleks eelistada jäätme- ja kõrvalsaadustel põhinevaid allikaid ning järgida rahvusvahelisi standardeid ja sertifikaate.
Biodiisli rafineerimistehas Austrias, õlitaimede kasvatamiseks sobivate põldude lähedal
Vanemad diiselmootorid Mercedes on populaarsed biodiislikütusel sõitmiseks.
Mõnes riigis on biodiisel odavam kui tavaline diisel.
Eelised ja puudused
Biodiisel on palju puhtam ja vähem saastav kui fossiilsetest kütustest valmistatud diislikütus. Samuti toimib see lahustina (nagu seep). Tegelikult puhastab see mootorit nii palju, et võib välja tõmmata mootorist vana mustuse ja ummistada filtrid. Pärast filtrite vahetamist on siis kõik korras.
Ameerika Ühendriikides ja mitmel pool mujal on uued seadused, mille kohaselt peab tavaline diislikütus olema madala väävlisisaldusega. See aitab vabaneda saastest, eriti happevihmast, kuid muudab kütuse ka vähem libedaks. Biodiisli lisamine aitab hoida kütust libedana ja mootorit sujuvalt töötamas.
Enamik biodiislit on pärit taimedest. See tähendab, et loomade ja inimeste toitmise asemel kasutatakse palju põllumaad kütuse kasvatamiseks. On teadlasi, keemiainsenere ja põllumajandusinsenere, kes uurivad võimalusi, kuidas kasutada vetikaid ja soolase vee taimi õli tootmiseks. See ei võtaks ära põllumaad, mida kasutatakse toidu kasvatamiseks. Samuti saadakse osa biodiislist õlijäätmetest ja loomsete rasvade jäätmetest, mis muidu visataks ära. NASA katsetab kanarasvast valmistatud biodiislit oma lennukite kütuseks.
Külma ilmaga on kõikidel diislikütustel probleeme mootori käivitamisega, kuid biodiislikütusel on probleeme rohkem. Seda saab lahendada, kui segada biodiislit ja tavalist diislikütust õiges segus. Või kütuse soojendamisega enne selle kasutamist mootoris. Selleks võib olla sõidukisse sisseehitatud soojendaja.
Taimedest saadav biodiisel
Enamik biodiislit valmistatakse õliseemnetest. Õliseemned on mis tahes liiki seemned, milles on piisavalt õli, et neid saaks kasutada taimeõli valmistamiseks.
Brasiilias on kastooroad parimad taimed biodiisli valmistamiseks. Saksamaal valmistatakse biodiislit tavaliselt rapsist. Ameerika Ühendriikides kasutatakse tavaliselt sojaube ja päevalilleseemneid. Tais saadakse tooraine tõenäoliselt palmiõlist, kookosõlist, Jatropha õlist ja loomsest rasvast. Jatropha-puud kasvavad ka Indias ja Aafrikas.
Mõned inimesed valmistavad ise biodiislit, muutes ümber vana õli, mida kasutatakse restoranides toidu praadimiseks. Heitgaas lõhnab natuke nagu friikartulid.
Biodiislikütus vetikatest
Ühel päeval võidakse vetikatest toota rohkem biodiislit kui praegu tehakse taimeõlist. Vetikad on võimalik kasvatada kohtades, kus toiduaineid ei saa kasvatada, seega ei võtaks see inimestelt toiduaineid ära. Praegu on see aga veel liiga kallis, kuid teadlased otsivad võimalusi, kuidas protsessi paremaks muuta.
Küsimused ja vastused
K: Mis on biodiisel?
V: Biodiisel on kütuseliik, mis on valmistatud taimse õli, loomsete rasvade, eriliigiliste vetikate ja võib-olla isegi reovee muutmisest.
K: Kas biodiisel on taastuv energiaallikas?
V: Jah, biodiislit peetakse taastuvaks energiaallikaks, kuna see on pärit elusatest taimedest ja loomadest.
K: Milleks saab biodiislit kasutada?
V: Biodiislit saab kasutada mootorite, tavaliselt sõidukite, sealhulgas lennukite, käitamiseks.
K: Mida biodiisel asendab?
V: Biodiisel asendab diislikütust, mis pärineb naftast, mis on fossiilkütuse liik.
K: Kuidas erineb biomassist valmistatud biokütus biodiislist?
V: Biomassist valmistatud biokütus ei lähtu naftast ja kasutab kütuse valmistamiseks teistsugust keemilist protsessi, samas kui biodiislit valmistatakse muutuvast taimeõlist, loomsest rasvast, erilistest vetikatest ja võimalik, et isegi reoveest.
K: Kas biodiislit saab valmistada mis tahes taimest või loomast?
V: Biodiislit saab valmistada erinevatest allikatest, sealhulgas taimeõlist, loomsest rasvast, eriliigilistest vetikatest ja võib-olla isegi reoveest.
K: Kas biodiisel on keskkonnasõbralik?
V: Biodiislit peetakse keskkonnasõbralikumaks kui traditsioonilist diislikütust, kuna see on valmistatud taastuvatest allikatest ja tekitab vähem kahjulikke heitkoguseid.
Otsige