¿Quién tiene información sobre el biodiesel?
Las principales características del biodiesel
Como todos sabemos, las moléculas del diésel están compuestas por unas 15 cadenas de carbono. Se comprueba que las moléculas del aceite vegetal generalmente están compuestas por 14-18 cadenas de carbono. , que son similares a las cadenas de carbono de las moléculas de diésel. Las cantidades son similares. Por tanto, el biodiesel es un nuevo tipo de combustible elaborado a partir de aceites vegetales renovables como el de colza. Del análisis de la composición química, el combustible biodiesel es un metano de ácido graso superior, que se obtiene descomponiendo el glicérido con ácido oleico insaturado C18 como componente principal. Comparado con el diésel tradicional, el biodiesel tiene las siguientes características incomparables:
1. Tiene excelentes propiedades de protección ambiental. Principalmente porque el contenido de azufre en el biodiesel es bajo y las emisiones de dióxido de azufre y sulfuros son bajas, las cuales se pueden reducir en aproximadamente un 30% (el 70% con un catalizador no contiene alcanos aromáticos que puedan contaminar el medio ambiente); El daño de los gases de escape al cuerpo humano es menor que el del combustible diesel. Las pruebas muestran que, en comparación con el diésel común, el uso de biodiesel puede reducir la toxicidad del aire en un 90% y reducir la incidencia de cáncer en un 94%. Debido al alto contenido de oxígeno del biodiesel, se emite menos humo durante la combustión y las emisiones de monóxido de carbono son aproximadamente un 10% menos que el diesel (un 95% menos con un catalizador es altamente biodegradable);
2. Tiene buen rendimiento de arranque del motor a baja temperatura. El punto de obstrucción del filtro frío sin aditivos alcanza los -20 ℃.
3. Tiene buenas propiedades lubricantes. La bomba de inyección de combustible, el bloque del motor y la biela tienen un bajo índice de desgaste y una larga vida útil.
4. Tiene un buen rendimiento de seguridad. Debido a su alto punto de inflamación, el biodiesel no es peligroso. Por tanto, la seguridad en el transporte, almacenamiento y uso es obvia.
5. Tiene buen rendimiento de combustible. El alto índice de cetano hace que se queme mejor que el diésel y los residuos de la combustión son ligeramente ácidos, lo que prolonga la vida útil del catalizador y del aceite del motor.
6. Es renovable. Como fuente de energía renovable, a diferencia de las reservas de petróleo, su suministro no se agotará gracias a los esfuerzos de los científicos agrícolas y biológicos.
7. Se puede agregar y utilizar directamente sin reemplazar el motor diésel. Al mismo tiempo, no es necesario agregar equipos de reabastecimiento de combustible, equipos de almacenamiento ni capacitación técnica especial para el personal.
8. Mezclar biodiésel y diésel petroquímico en una determinada proporción puede reducir el consumo de combustible, mejorar el rendimiento energético y reducir la contaminación por gases de escape.
El excelente rendimiento del biodiesel permite que los indicadores de emisiones de escape de los motores que utilizan biodiesel no sólo cumplan con los actuales estándares Euro II, sino también con los estándares de emisiones Euro III más estrictos que se promulgarán e implementarán en Europa. . Y debido a que el dióxido de carbono emitido por la combustión de biodiesel es mucho menor que el dióxido de carbono absorbido durante el crecimiento de las plantas, mejora el calentamiento global causado por las emisiones de dióxido de carbono, un importante problema ambiental que daña a la humanidad. Por tanto, el biodiésel es un auténtico diésel verde.
Un método de producción de biodiesel
En la actualidad, el biodiesel se produce principalmente por métodos químicos, es decir, se mezclan aceites animales y vegetales con alcoholes bajos en carbono como el metanol o el etanol en un catalizador ácido o alcalino. La reacción de transesterificación se lleva a cabo a alta temperatura (230-250 °C) para generar el éster metílico o éster etílico de ácido graso correspondiente, que luego se lava y se seca para obtener biodiesel. El metanol o el etanol se pueden recuperar durante el proceso de producción. El equipo de producción es el mismo que el del equipo general de producción de petróleo. Durante el proceso de producción se puede producir aproximadamente el 10% del subproducto de glicerina.
El principal problema del biodiesel en la actualidad es su elevado coste. Según las estadísticas, el 75% del coste de la preparación del biodiesel corresponde al coste de las materias primas. Por tanto, la clave para la aplicación práctica del biodiesel es utilizar materias primas baratas y aumentar la tasa de conversión para reducir costes. Estados Unidos ha comenzado a investigar plantas ricas en petróleo mediante ingeniería genética, Japón está utilizando aceite de desecho industrial y aceite de fritura de desecho, y Europa está cultivando cultivos ricos en petróleo en tierras no aptas para cultivar alimentos.
Sin embargo, el biodiesel sintetizado químicamente tiene las siguientes desventajas: el proceso es complejo, el alcohol debe ser excesivo y los procesos posteriores deben tener los correspondientes dispositivos de recuperación de alcohol, alto consumo de energía, color oscuro y ácidos grasos insaturados en la grasa. son fáciles de deteriorar; los productos de esterificación son difíciles de recuperar y costosos; la lejía residual se descarga durante el proceso de producción.
Para resolver los problemas anteriores, la gente comenzó a estudiar la síntesis bioenzimática de biodiesel, es decir, utilizando lipasa para esterificar grasas animales y alcoholes bajos en carbono para preparar los correspondientes ésteres metílicos y ésteres etílicos de ácidos grasos. . La síntesis enzimática de biodiesel tiene las ventajas de condiciones suaves, bajo consumo de alcohol y ausencia de emisiones contaminantes. Pero el principal problema actualmente es que las tasas de conversión de metanol y etanol son bajas, generalmente sólo 40-60. Actualmente, la lipasa es eficaz para la reacción de esterificación o transesterificación de alcoholes grasos de cadena larga, pero la tasa de conversión de los alcoholes grasos de cadena corta (como el metanol o el etanol) es baja. Los alcoholes de cadena corta son tóxicos para la enzima, por lo que los La vida útil de la enzima es corta. Los subproductos glicerol y agua son difíciles de recuperar, lo que no sólo inhibe la formación del producto, sino que también es tóxico para la enzima inmovilizada y acorta la vida útil de la enzima inmovilizada.
La producción de diésel mediante "microalgas diseñadas" abre un nuevo enfoque tecnológico para la producción de diésel. El Laboratorio Nacional de Renovaciones (NREL) de Estados Unidos ha construido "microalgas diseñadas" mediante biotecnología moderna, es decir, "Microcystis diseñada", un tipo de diatomea. En condiciones de laboratorio, el contenido de lípidos en las "microalgas modificadas" se puede aumentar a más del 60%, y en la producción al aire libre también se puede aumentar a más del 40%. En general, el contenido de aceite de las microalgas es de 5 a 20 en su estado natural. El aumento del contenido de aceite en las "microalgas modificadas" se debe principalmente a la alta expresión del gen acetil-CoA carboxilasa (ACC) en las células de las microalgas, que desempeña un papel importante en el control de la acumulación de aceite. Actualmente, estamos estudiando la selección de vectores moleculares apropiados para expresar completamente el gen ACC en bacterias, levaduras y plantas, y además introducir el gen ACC modificado en microalgas para obtener una expresión más eficiente. El uso de "microalgas modificadas" para producir diésel tiene una importante importancia económica y ecológica. Sus ventajas son: la capacidad de producción de microalgas es alta, utilizando agua de mar como medio de cultivo natural, lo que supone un ahorro de recursos agrícolas decenas de veces mayor que el de las plantas terrestres. . El biodiesel producido no contiene azufre y no emite gases tóxicos cuando se quema. Puede ser degradado por microorganismos cuando se vierte al medio ambiente y no contamina el medio ambiente. El desarrollo de microalgas que contienen aceite o "microalgas modificadas" para producir biodiesel es una tendencia importante.
El estado de desarrollo del biodiesel extranjero
El biodiesel nació en 1988 y fue inventado por la empresa alemana Niels. Es un combustible limpio derivado del aceite de colza. La excelente protección ambiental y la reproducibilidad han atraído gran atención de los países desarrollados, especialmente de los países pobres en recursos. Alentados por las normas y políticas de la industria, los países occidentales han tomado una serie de medidas positivas para desarrollar el biodiesel. Para facilitar la promoción y el uso, países como Alemania e Italia han formulado normas técnicas para el biodiesel. Por ejemplo, la autorizada organización estadounidense ASTM emitió normas en 1996 y 2000 para mejorar las condiciones de industrialización del biodiesel, y el gobierno la alentó activamente a otorgar ciertos subsidios al precio del biodiesel. Por ejemplo, los agricultores alemanes pueden recibir una subvención de 1.000 marcos alemanes por hectárea por el cultivo de colza con biodiésel como materia prima, y la producción de biodiésel está libre de impuestos.
El uso de excedentes de aceite de colza y de soja en Europa y América del Norte para producir biodiesel se ha utilizado ampliamente. Actualmente, el biodiesel se produce principalmente mediante métodos químicos. El aceite vegetal y el metanol o el etanol se esterifican en un catalizador ácido o alcalino a 230-250 °C para generar el correspondiente biodiesel de éster metílico o éster etílico de ácido graso. Actualmente, la tecnología de síntesis bioenzimática de biodiesel aún se encuentra en investigación. En comparación con el diésel ordinario, el biodiésel es más respetuoso con el medio ambiente, lo que hace que la emisión de materia orgánica tóxica en los gases de escape del diésel sea sólo de 1/10, la de partículas de 20 y las emisiones de CO2 y CO de sólo 1/10. Según el Protocolo de Kioto, la UE reducirá sus emisiones en un 8% entre 2008 y 2012. Según un análisis del ciclo de vida del impacto del combustible sobre el CO2 en toda la atmósfera, el biodiésel emite aproximadamente un 50% menos de CO2 que el diésel fósil. Con este fin, la Unión Europea emitió recientemente dos nuevas directivas para promover la aplicación de biocombustibles en el mercado de combustibles para automóviles, que impulsarán aún más el desarrollo de la industria europea del biodiesel. En comparación con el diésel convencional, el biodiésel es más del doble de caro.
Por lo tanto, la nueva directiva exige que los países de la UE reduzcan el tipo impositivo sobre el biodiésel y estipulen la proporción de las ventas de biodiésel en los combustibles para automóviles europeos.
La industria del biodiesel en los países occidentales se está desarrollando rápidamente. En los últimos años, los países occidentales han aumentado su inversión en la comercialización de biodiesel, lo que ha resultado en un aumento en la escala de inversión en biodiesel y en un aumento en el número de proyectos iniciados. Estados Unidos, Canadá, Brasil, Japón, Australia, India y otros países están desarrollando activamente esta industria. Actualmente, existen cuatro plantas de producción de biodiesel en Estados Unidos con una capacidad total de producción de 300.000 toneladas/año. Los países de la UE utilizan principalmente colza como materia prima y su producción de biodiesel superó las 10.000 toneladas en 2001. En el año 2000, la producción de biodiesel en Alemania alcanzó las 450.000 toneladas. Alemania también invirtió 50 millones de marcos en la zona de Heide de junio a octubre de 2006 para construir una planta de biodiesel con una producción anual de 654,38 millones de toneladas. Francia cuenta con siete plantas de producción de biodiesel con una capacidad total de producción de 400.000 toneladas/año. El estándar de uso es agregar un 5% de biodiesel al diesel ordinario, y la tasa impositiva para el biodiesel es cero. Italia tiene 9 plantas de producción de biodiesel con una capacidad de producción total de 330.000 toneladas/año, y el tipo impositivo sobre el biodiesel es cero. Austria tiene tres plantas de producción de biodiésel con una capacidad total de producción de 55.000 toneladas al año y el tipo impositivo es del 4,6% sobre el diésel de petróleo. En Bélgica hay dos plantas de producción de biodiesel con una capacidad total de producción de 240.000 toneladas/año. La capacidad de producción de biodiesel de Japón también ha alcanzado las 400.000 toneladas/año.
El estado de desarrollo del biodiesel en China
El gobierno chino ha formulado algunas políticas y medidas para resolver los problemas de conservación, sustitución y protección del medio ambiente de energía. Se han dedicado algunos académicos y expertos. a la investigación y promoción del biodiesel. Aunque la investigación y el desarrollo del biodiesel en mi país comenzaron tarde, se han desarrollado rápidamente y algunos resultados de investigaciones científicas han alcanzado el nivel avanzado internacional. El contenido de la investigación involucra la distribución, selección, cultivo, mejoramiento genético, tecnología de procesamiento y equipamiento de plantas oleaginosas. En la actualidad, la investigación en diversos aspectos ha logrado resultados iniciales, que sin duda contribuirán a una mayor investigación y desarrollo del biodiesel en mi país. Es previsible que dentro de 2 o 3 años, la investigación de mi país en este campo logre un gran avance y alcance un nivel práctico.
El famoso erudito Min Enze, el académico Min Enze, propuso claramente el tema del desarrollo de biodiesel como combustible limpio por primera vez en el libro "Química verde e ingeniería química": el antiguo Ministerio de Industria de Maquinaria y el antiguo China Petroleum and Chemical Corporation en la década de 1980 Se asignaron fondos especiales y el proyecto fue realizado por el Instituto de Investigación de Motores de Combustión Interna de Shanghai y Guiwai Yishan Agriculture Machinery durante 10 años, y Zhan, un experto del Instituto de Investigación de la Industria Química y del Petróleo de China, fue invitado a realizar una gran cantidad de experimentos y exploraciones básicas. El Sr. Shi Delu del Instituto de Diseño e Investigación de Ingeniería Agrícola de China también lo hizo en 1985. Se realizaron experimentos con biodiesel. El proyecto de investigación cooperativa chino-europeo emprendido por el Instituto de Investigación Energética de Liaoning también involucra biodiesel; la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Henan y el Instituto de Investigación Química del Ejército también han realizado diversos grados de investigación sobre biodiesel.
La investigación sistemática comenzó con el proyecto de investigación científica clave de la Academia de Ciencias de China durante el período del Octavo Plan Quinquenal: "Investigación y tecnología de aplicación de plantas oleaginosas". investigación tecnológica en la cuenca del río Jinsha y estableció 30 hectáreas de película de demostración de cultivo de Jatropha. Desde principios de la década de 1990, el Instituto de Investigación de Nuevas Tecnologías de Changsha y la Academia Forestal de Hunan han llevado a cabo 65.43.800 años de investigación colaborativa sobre plantas energéticas y biodiesel. Durante el período del "Octavo Plan Quinquenal" se completó la investigación sobre el proceso de preparación de fueloil de éster metílico a partir de aceite de corteza y sus características de combustión. Durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", se completó el importante proyecto nacional de investigación científica "Tecnología de utilización de energía de aceites vegetales".
Durante el período de 1999 a 2002, la Academia Forestal de Hunan emprendió y presidió la introducción de tecnologías forestales extranjeras avanzadas (Proyecto 948) de la Administración Forestal Estatal, a saber, la "Introducción de Especies de Árboles Energéticos Verdes". King Tree and Its Utilization Technology". Sudáfrica, Estados Unidos y Brasil han introducido clones superiores de la especie de árbol energético Eucalyptus Tim-calli. Se ha desarrollado el equipo de extracción de leche de eucalipto verde; se han estudiado la composición y las características del combustible del látex de olmo: se han obtenido resultados graduales con el craqueo catalítico del látex de olmo.
Sin embargo, en comparación con países extranjeros, todavía existe una brecha considerable en el desarrollo del biodiesel en mi país. Ha permanecido en la etapa de investigación primaria durante mucho tiempo y no ha logrado formar la industrialización del biodiesel. : el gobierno aún no ha propuesto un conjunto de políticas preferenciales y de apoyo y medidas políticas para fomentar el biodiesel, sin mencionar la formulación de estándares unificados para el biodiesel y la implementación de una estrategia de desarrollo industrial.
Por lo tanto, después de que China se una a la OMC, se vuelve más urgente acelerar la industrialización del biodiesel limpio y eficiente en el contexto de cómo enfrentar las presiones duales del rápido desarrollo económico y la protección ambiental.
Perspectivas de industrialización del biodiesel en China
En 2003, impulsada por el rápido y sostenido crecimiento de la economía nacional, la demanda del mercado petrolero de China creció fuertemente y la demanda total de petróleo refinado se duplicó. Alcanzó 11,4, un aumento de 7,4 puntos porcentuales con respecto al año anterior, lo que promovió un aumento sustancial de las importaciones de petróleo y convirtió a China en un importante consumidor e importador de petróleo. El mercado del petróleo está escaso de recursos y los precios están subiendo en todos los ámbitos. Según las estadísticas del Centro de Información Logística de China, el precio medio acumulado del petróleo y sus productos en mi país en 2003 aumentó un 11,8% en comparación con el año anterior. El análisis preliminar muestra que la situación de la oferta y la demanda en el mercado petrolero de China en 2004 es básicamente similar a la de 2003. Continuará manteniendo un patrón de fuerte demanda de los consumidores y una oferta y demanda básicamente equilibradas. Sin embargo, la escasez de oferta localizada y estructural causada por. No se pueden descartar factores como la temporada y el transporte. Se espera que el consumo de petróleo crudo de China sea de 270 millones de toneladas en 2004 y que las importaciones netas superen los 654.380 millones de toneladas.
China es un importador neto de petróleo y tiene reservas de petróleo muy limitadas. Grandes cantidades de petróleo importado representan una amenaza para la seguridad energética de China. Por lo tanto, mejorar la calidad del petróleo es más práctico para China. El biodiesel tiene tres ventajas principales: renovable, limpio y seguro. Los expertos creen que el biodiesel tiene una importancia estratégica importante para el ajuste estructural agrícola, la seguridad energética y la gestión integral del medio ambiente ecológico de China. En la actualidad, el diésel para automóviles se ha convertido en una dirección de desarrollo de la industria del automóvil. Según las previsiones de los expertos, en 2010 la demanda mundial de diésel aumentará del 38% al 45% y la oferta de diésel será muy insuficiente, lo que abre un amplio espacio para el desarrollo de la producción de biodiésel a partir de colza. El desarrollo de la industria del biodiesel también puede promover el desarrollo rural, económico y social de China. Si desarrollamos cultivos oleaginosos para producir biodiesel, podemos encontrar un camino para convertir productos agrícolas y forestales en productos industriales, lo que ayudará a ajustar la estructura agrícola y aumentar los ingresos de los agricultores.
El equilibrio entre la oferta y la demanda de diésel también será el foco del desarrollo del mercado petrolero de China durante mucho tiempo. Los conocedores de la industria señalaron que para 2005, a medida que aumente la capacidad de procesamiento primario de China, habrá cierto espacio de exportación para gasolina y queroseno, mientras que la brecha en la oferta de diesel seguirá siendo grande. Se espera que para 2010 la demanda de diésel supere el millón de toneladas, un aumento del 24% con respecto a 2005. En 2015, la demanda del mercado alcanzará unos 654.383 millones de toneladas. En los últimos años, aunque las empresas químicas y refinadoras han mejorado continuamente la relación diésel-gasolina mediante una transformación tecnológica continua, todavía no pueden cumplir con los requisitos de consumo de diésel-gasolina. El ratio actual de producción de diésel y gasolina es de aproximadamente 1,8, mientras que el ratio de consumo de diésel y gasolina del mercado es superior a 2,0, y el ratio de consumo de diésel y gasolina en Yunnan, Guangxi, Guizhou y otras provincias está incluso por encima de 2,5. Con la aceleración del proceso de desarrollo de la región occidental y el lanzamiento de importantes proyectos de infraestructura para la economía nacional, la contradicción entre el diésel y la gasolina es más prominente que antes. Por lo tanto, el desarrollo del biodiesel no sólo está en línea con la dirección actual de la industria petroquímica de ajustar la estructura de los productos derivados del petróleo y aumentar la proporción de diesel a gasolina, sino que también tiene una importancia de gran alcance.
En la actualidad, la tecnología de biodiesel de China ha logrado grandes logros: Hainan Zhenghe Bioenergy Company, Sichuan Gushan Oleochemical Company y Fujian Zhuoyue New Energy Development Company han desarrollado tecnologías con derechos de propiedad intelectual independientes a gran escala. Se han construido una tras otra plantas de más de 10.000 toneladas, lo que marca el nacimiento del biodiésel como industria de alta tecnología en China.
El responsable de la Academia China de Ingeniería presentó que el esquema de desarrollo del “Décimo Plan Quinquenal” de China proponía el desarrollo de varias alternativas al petróleo e identificaba el desarrollo de combustibles biolíquidos como la dirección de la política nacional. desarrollo industrial. La industria del biodiesel ha recibido el apoyo de los dirigentes del Consejo de Estado, la Comisión de Planificación Estatal, la Comisión Estatal de Economía y Comercio, el Ministerio de Ciencia y Tecnología y otros departamentos gubernamentales, y ha sido incluida en los planes nacionales pertinentes.
Para el desarrollo del biodiesel, China dispone de abundantes recursos de materias primas. China tiene un vasto territorio con una gran extensión geográfica, diferente distribución de recursos hídricos y térmicos, y ricos y diversos recursos vegetales energéticos. Las principales familias son Euphorbiaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Apocynaceae, Asteraceae, Leguminosae, Cornus, Hyacinthaceae y Rosaceae. En la actualidad, el desarrollo y utilización del biodiesel en mi país aún se encuentra en su etapa inicial de desarrollo.
Para reducir el costo del biodiesel en su conjunto y permitirle desempeñar un papel más importante en la transformación de la estructura energética de mi país, sólo desarrollándonos en la dirección de base y escala, implementando operaciones intensivas y formando la industrialización podremos tomar la camino del biodiesel en línea con las condiciones nacionales del camino de desarrollo del diesel. Con la profundización de la reforma y la apertura, en el proceso de integración económica global y bajo la situación favorable de la adhesión de China a la OMC, el nivel económico de China mejorará aún más y su demanda de energía aumentará. Mientras los resultados de la investigación del biodiesel se transformen en productividad e industrialicen, sus aplicaciones en motores diesel, centrales eléctricas diesel, equipos de aire acondicionado, combustible rural, etc., serán muy amplias.