«ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΦΟΔΙΑΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ»

Transcript

1 «ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΦΟΔΙΑΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ» ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Θ. Τυροβολά, Φ. Ζαννίκος, Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίµων και Λιπαντικών, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα Οι κινητήρες ντίζελ χρησιµοποιούνται ευρύτατα και συνδυάζουν απόδοση και οικονοµία καυσίµου. Οι κύριοι ρυπαντές των σύγχρονων ντιζελοκινητήρων, ιδιαίτερα σηµαντικοί στις µητροπολιτικές περιοχές, είναι τα οξείδία του αζώτου και τα αιωρούµενα σωµατίδια. Η έρευνα και ανάπτυξη της τεχνολογίας των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων στοχεύει στην αύξηση της αποτελεσµατικότητας και την µείωση των εκποµπών καυσαερίων του κινητήρα ντίζελ. Τα υδατικά γαλακτώµατα µελετώνται ως ένα εναλλακτικό καύσιµο τόσο για την συµβατική βενζίνη όσο και για το καύσιµο ντίζελ. Τα γαλακτώµατα καυσίµου-νερού αξιοποιούν το νερό ως µηχανισµό ψύξης. Η παρουσία του νερού στο θάλαµο καύσης ενός κινητήρα είναι γνωστό ότι µειώνει τις αέριες εκποµπές, ειδικά τα οξείδια του αζώτου (NOx) και τα αιωρούµενα σωµατίδια (PM). Τα γαλακτώµατα καυσίµου-νερού πλεονεκτούν σε σχέση µε την απευθείας έγχυση νερού επειδή το νερό αναµειγνύεται µε το καύσιµο πριν την εισαγωγή του στον κινητήρα. Το γαλακτωµατοποιηµένο ντίζελ είναι η µοναδική τεχνολογία ελέγχου εκποµπών των καυσαερίων που ταυτόχρονα µειώνει τα εκπεµπόµενα NOx, PM και CO 2 χωρίς την ανάγκη για µηχανικές τροποποιήσεις και µειώνει σηµαντικά την αδιαφάνεια των καυσαερίων. Τα γαλακτωµατοποιηµένα καύσιµα που διατίθενται σήµερα στην Ευρωπαϊκή πετρελαϊκή αγορά είναι ακριβότερα από το συµβατικό ντίζελ, λόγω της χρήσης ακριβών επιφανειοδραστικών ουσιών ή/και προσθέτων για την σταθεροποίηση τους. Στο οικονοµικό σκέλος, σηµαντικές προσπάθειες γίνονται για την απαλλαγή του νερού του µίγµατος (γαλακτώµατος) από τον φόρο, ώστε το «λευκό ντίζελ» να είναι προσιτό για ευρύτερη χρήση από τις εταιρείες µεταφορών και εγκατάστασης λεβήτων και κινητήρων. Η Ελλάδα έχει την δυνατότητα µέσω των υφιστάµενων υποδοµών και των δυνατοτήτων εφαρµογών των ανανεώσιµων και των συµβατικών καυσίµων σε όλο το φάσµα των µεταφορών, να αναπτύξει ένα περιβαλλοντικό, αειφόρο κλάδο έρευνας, προώθησης και εφαρµογής των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων, µε ευεργετικές τεχνικοοικονοµικές επιπτώσεις. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Η αστική ατµοσφαιρική ρύπανση που προκαλείται από τις οδικές µεταφορές αποτελεί ένα πολυδιάστατο τεχνικό και κοινωνικό πρόβληµα για πολλές δεκαετίες. Το αίτηµα της βελτίωσης της ποιότητας του αέρα και η αυξανόµενη ανάγκη για κινητικότητα των προσώπων και των αγαθών εντός µιας αστικής περιοχής, αποτελούν δύο βασικές κατευθύνσεις που πρέπει να εξυπηρετούνται παράλληλα. Οι µεταφορές είναι ο κύριος συντελεστής στην παγκόσµια κατανάλωση ενέργειας και στην εκποµπή των αερίων του θερµοκηπίου. Η ανάγκη για αύξηση της απόδοσης έχει τοποθετήσει τον κινητήρα ντίζελ στο προσκήνιο λόγω της υψηλής του απόδοσης, σε σύγκριση µε ένα βενζινοκινητήρα. Στον τοµέα των µεταφορών, η χρήση των ανανεώσιµων καυσίµων είναι ο πιο αποτελεσµατικός τρόπος περιορισµού της αύξησης CO 2 στην ατµόσφαιρα. Ωστόσο, οι κινητήρες ντίζελ αντιµετωπίζουν το µεγάλο µειονέκτηµα των αυξηµένων εκποµπών NOx [1]. Η ισχύουσα νοµοθεσία για τον έλεγχο των εκποµπών καυσαερίων των οχηµάτων περιορίζει τις εκποµπές NOx σε πολύ χαµηλά επίπεδα και απαιτείται χαµηλή κατανάλωση καυσίµου. Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία της εφαρµογής των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων σε λέβητες, καυστήρες και κινητήρες έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον ως προς την εξοικονόµηση ενέργειας και την αντιµετώπιση της ατµοσφαιρικής ρύπανσης από τα καυσαέρια που προέρχονται από τις εγκαταστάσεις καύσης. Η τεχνολογία των γαλακτωµάτων αναφέρεται σε ένα ευρύ φάσµα βιοµηχανιών και τα εµπορικά γαλακτώµατα είναι σχεδιασµένα ώστε να καλύπτουν ευρύτατες ανάγκες. Τα γαλακτωµατοποιηµένα καύσιµα συνήθως περιέχουν 10 έως 30 wt.% νερό και διάφορα πρόσθετα µε σκοπό τη βελτίωση ορισµένων ιδιοτήτων, όπως τον Αριθµό Κετανίου και την λιπαντικότητα. Επιφανειοδραστικές ουσίες και γαλακτωµατοποιητικά πρόσθετα χρησιµοποιούνται για τη σταθεροποίηση των γαλακτωµάτων. Τα καύσιµα γαλακτώµατα βρίσκουν εφαρµογή σε νέα οχήµατα αλλά και στον υφιστάµενο στόλο, κυρίως στους τοµείς των κατασκευών εκτός οδικού δικτύου όπως στα ορυχεία, και εντός του οδικού δικτύου, κυρίως σε λεωφορεία, απορριµµατοφόρα κλπ [2]. Ο σκοπός της παραγωγής και χρήσης των γαλακτωµάτων καυσίµου είναι η βελτίωση της ποιότητας του αέρα µε την µείωση στις εκποµπές των καυσαερίων κυρίως από τα οχήµατα. Η χρήση των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων συνδυάζει την προστασία του περιβάλλοντος, λόγω της µείωσης των αέριων εκποµπών, την ενσωµάτωση του νερού στα ορυκτά καύσιµα και την χρήση ανανεώσιµων πρώτων υλών.

2 Το είδος των καυσίµων γαλακτωµάτων που αποτελούνται από πετρελαϊκά καύσιµα και νερό διακρίνεται σε δύο βασικούς τύπους: νερό-σε-έλαιο (W/O) και έλαιο-σε-νερό (O/W) [3]. Τα γαλακτώµατα, είναι µίγµα δύο ή και περισσοτέρων υγρών, στα οποία, το ένα είναι παρών υπό µορφή σταγονιδίων µικροσκοπικού ή υπέρ-µικροσκοπικού µεγέθους, κατανεµηµένο στο άλλο. Τα γαλακτώµατα διαµορφώνονται από τα συστατικά τους υλικά είτε χωρίς παρέµβαση είτε, πιο συχνά, µε µηχανικά µέσα όπως η αναδευση, αρκεί τα αναµίξιµα υλικά να µην έχουν καµία ή ελάχιστη αµοιβαία διαλυτότητα. Τα γαλακτώµατα σταθεροποιούνται µε προσθήκη γαλακτωµατοποιητικών παραγόντων που σχηµατίζουν ταινίες στην επιφάνεια των σταγονιδίων και προσδίδουν σε αυτά µια µηχανική σταθερότητα [4]. 2. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Τα γαλακτωµατοποιηµένα καύσιµα είναι γαλακτώµατα που αποτελούνται από νερό και ένα εύφλεκτο υγρό, είτε λάδι είτε καύσιµο, και στην περίπτωση της γενικότερης κατηγορίας των γαλακτωµάτων και οι δύο φάσεις είναι τα υγρά, έλαιο και νερό. Με δεδοµένες τις φάσεις ελαίου και νερού, ο τύπος του γαλακτώµατος που σχηµατίζεται εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Ως γενικός κανόνας, όταν το κλάσµα όγκου της µίας φάσης είναι πολύ µικρό σε σύγκριση µε το αντίστοιχο της άλλης, η φάση που έχει το µικρότερο κλάσµα είναι η διασπαρµένη φάση και η εναποµένουσα είναι η συνεχής φάση. Τα γαλακτώµατα µπορούν να ταξινοµηθούν ανάλογα µε τη φύση του γαλακτωµατοποιητή ή την δοµή του συστήµατος: Φύση του γαλακτωµατοποιητή Απλά µόρια και ιόντα Μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες Επιφανειοδραστικά µίγµατα Ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες Μη ιονικά πολυµερή Πολυηλεκτρολύτες Μικτά πολυµερή και επιφανειοδραστικά Δοµή του συστήµατος Φύση της εσωτερικής και εξωτερικής φάσης O/W και W/O Μικκυλιακά (Micellar) Γαλακτώµατα Μακρογαλακτώµατα Σταγονίδια Διστοιβάδας Διπλά και πολλαπλά γαλακτώµατα Μικτά Γαλακτώµατα Υγρές κρυσταλλικές φάσεις Στερεά σωµατίδια Πίνακας 1 Τα γαλακτώµατα ταξινοµούνται µε βάση το µέγεθος των σταγονιδίων στη συνεχή φάση. Όταν τα διεσπαρµένα σταγονίδια είναι µεγαλύτερα από 0.1 µm, το γαλάκτωµα είναι ένα µακρογαλάκτωµα ή µεγάλογαλάκτωµα. Τα γαλακτώµατα αυτού του είδους είναι συνήθως θερµοδυναµικά ασταθή και κινητικά σταθεροποιηµένα. Τα περισσότερα γαλακτώµατα κοιτασµάτων πετρελαίου ανήκουν σε αυτή την κατηγορία, δηλαδή τα γαλακτώµατα ελαίου είναι κυρίως νερό-σε-έλαιο (W/O) µακρογαλακτώµατα. Σε αντίθεση µε τα µακρογαλακτώµατα υπάρχει µία δεύτερη κατηγορία των γαλακτωµάτων γνωστά ως µικρογαλακτώµατα (µέγεθος < 0.1 µm). Αυτά τα γαλακτώµατα σχηµατίζονται αυτόµατα όταν οι δύο µη αναµίξιµες φάσεις συγκεντρώνονται, λόγω της εξαιρετικά χαµηλής διεπιφανειακής ενέργειας τους. Τα µικρογαλακτώµατα έχουν πολύ µικρά µεγέθη σταγονιδίων, λιγότερο από 10 nm (µεταξύ του διαστήµατος nm για την ακρίβεια), και θεωρούνται θερµοδυναµικά σταθερά. Τα µικρογαλακτώµατα είναι διαφορετικά από τα µακρογαλακτώµατα όσον αφορά τον σχηµατισµό και την σταθερότητά τους. Τα µικρό-γαλακτώµατα είναι ισοτροπικά ενώ τα µακρό-γαλακτώµατα είναι επιρρεπή σε διευθέτηση (ή σχηµατισµό κρέµας) και σε αλλαγές στο µέγεθος των σωµατιδίων µε την πάροδο του χρόνου. Υπάρχει και µια τρίτη µορφή γαλακτωµάτων τα νάνο-γαλακτώµατα, των οποίων τα µεγέθη των σταγονιδίων εµπίπτουν τυπικά στην περιοχή των nm και παρουσιάζουν στενές κατανοµές µεγέθους. Τα νάνο-γαλακτώµατα σχηµατίζονται µε µεθόδους διασποράς ή µε υψηλής ενέργειας γαλακτωµατοποίηση. Το µέγεθος των σταγονιδίων διέπεται από τη δοµή της φάσης του επιφανειοδραστικού [5].

3 Εξαιτίας της µη αναµιξιµότητας, τα γαλακτώµατα κατατάσσονται ανάλογα µε την φύση των υγρών, σε: 1. έλαιο-σε-νερό (O/W), π.χ. µικκύλια, 2. νερό-σε-έλαιο (W/O), π.χ., ανεστραµµένα µικκύλια και 3. µε περίπλοκη δοµή όπως το γαλάκτωµα νερό-σε-έλαιο-σε-νερό (W/O/W), δηλαδή γαλακτώµατα πολλαπλά ή σύνθετα. Εικόνα 1: Μικροφωτογραφία ενός γαλακτώµατος νερού-σε-έλαιο (W/O) Εικόνα 2: Μικροφωτογραφία ενός γαλακτώµατος έλαιο-σε-νερό (O/W) Και οι δύο τύποι τεχνολογιών γαλακτωµάτων (W/O O/W) έχουν εφαρµοσθεί για να βελτιώσουν την χρήση των υγρών καυσίµων µε βάση το πετρέλαιο [6]. 3. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΚΑΙ ΚΑΥΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Παραδοσιακή Καύση Καυσίµων: Φάση 1: Έγχυση Καυσίµου: τα καύσιµα ψεκάζονται στον θάλαµο καύσης. Φάση 2: Πρώτη/Αρχική διάσπαση σε άτοµα: το καύσιµο διασπάται σε σταγονίδια διαφορετικού µεγέθους. Φάση 3: Καύση: τα σταγονίδια του καυσίµου καίγονται στην επιφάνεια τους, παράγοντας υψηλές θερµοκρασίες καύσης και υψηλά επίπεδα εκποµπών NOx. Φάση 4: Εξάτµιση: τα µεγαλύτερα σταγονίδια καυσίµων δεν καίγονται πλήρως, παράγοντας µαύρο καπνό και υψηλά επίπεδα εκποµπών των µοριακών σωµατιδίων PM. Καύση Γαλακτωµατοποιηµένων Καυσίµων: Φάση 1: Έγχυση καυσίµου: το γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο ψεκάζεται στον θάλαµο καύσης. Φάση 2: Αρχική/Πρώτη διάσπαση σε άτοµα: το καύσιµο διασπάται σε σταγονίδια διαφορετικού µεγέθους ακριβώς µε τον ίδιο τρόπο όπως και στα συµβατικά καύσιµα. Φάση 3: Δευτεροβάθµια διάσπαση σε άτοµα: το κοµβικό σηµείο στο γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο είναι να δηµιουργηθεί η δευτερογενής διάσπαση, όπου τα σταγονίδια του νερού στα καύσιµα, εκρήγνυται, δηµιουργώντας ένα νέφος καυσίµου λεπτότερο και, εποµένως, µια πιο πλήρη καύση.

4 Φάση 4: Καύση: τα µικρότερα σταγονίδια καυσίµου καίγονται πιο γρήγορα, πιο οµοιογενώς, και σε χαµηλότερες κορυφές των θερµοκρασιών καύσης. Φάση 5: Εξάτµιση: η πιο αποτελεσµατική καύση των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων σε χαµηλότερες θερµοκρασίες καύσης έχει ως αποτελέσµατα την παραγωγή λιγότερου καπνού, εκποµπών PM και οξειδίων του αζώτου) [7]. Εικόνα 3: Τα γαλακτώµατα ως µηχανισµός µείωσης εκποµπών 4. ΤΟ ΔΙΦΑΣΙΚΟ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΝΤΙΖΕΛ ΚΑΙ ΤΟ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΤΟΥ Τα διφασικά γαλακτώµατα χωρίζονται σε δυο τύπους: γαλακτώµατα νερό-σε-έλαιο και έλαιο-σε-νερό. Το µεγαλύτερο ενδιαφέρον εστιάζεται στα γαλακτώµατα τύπου νερό-σε-έλαιο (W/O) επειδή το νερό υπό τη µορφή µικρού µεγέθους σταγονιδίων επηρρεάζει θετικά την καύση του καυσίµου [1]. Το κύριο πλεονέκτηµα από την ενσωµάτωση του νερού στο ντίζελ αντί για την βενζίνη έγκειται στην υψηλή θερµοκρασία καύσης και στην υψηλή πίεση που υπάρχει στους ντιζελοκινητήρες. Το γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο ντίζελ είναι ένα σταθερό µείγµα ντίζελ µε νερό µαζί µε γαλακτωµατοποιητές και σταθεροποιητικά πρόσθετα. Το γαλακτωµατοποιηµένο ντίζελ µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε οποιοδήποτε νέο ή υπάρχοντα κινητήρα ντίζελ. Κατά τον σχηµατισµό του γαλακτωµατοποιηµένου καυσίµου, το νερό αναµειγνύεται µε το πετρέλαιο µέσω οµογενοποιητή πριν από την έγχυση του καυσίµου στον θάλαµο. Η έγχυση του γαλακτωµατοποιηµένου καυσίµου επιτρέπει τον αποτελεσµατικότερο ψεκασµό και τον οµοιογενή διασκορπισµό του καυσίµου στον θάλαµο καύσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την καλύτερη (τέλεια) καύση µε χαµηλότερη κατανάλωση καυσίµου, καθαρότερο κινητήρα και µείωση των εκποµπών NOx, PM, CO, HC. Είναι γεγονός πως το βασικό πλεονέκτηµα της καύσης των γαλακτωµάτων καυσίµου οφείλεται στην χαρακτηριστική συµπεριφορά καύσης των ψεκαζόµενων σταγονιδίων του γαλακτωµατοποιηµένου καυσίµου, που προέρχεται από το νερό που εµπεριέχεται σε κάθε σταγονίδιο. Οι διάµετροι των σταγονιδίων υγρού καυσίµου που ψεκάζονται µέσα στον καυστήρα/θάλαµο καύσης είναι συνήθως µεταξύ µm. Κάτω από συνθήκες συνήθους κανονικής ατµοσφαιρικής πίεσης, ο όγκος ενός σταγονιδίου νερού, διαστέλλεται περίπου 1,700 φορές περισσότερο από τον αρχικό όγκο του λόγω της εξάτµισης. Το νερό το οποίο έχει χαµηλότερο σηµείο ζέσεως από το έλαιο, εξατµίζεται και επεκτείνεται κατά 1,700 φορές σε όγκο, διασπείροντας έτσι το υγρό έλαιο που το περιβάλλει. Όταν το γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο ντίζελ εγχέεται µέσα στο θάλαµο καύσης ή στον κινητήρα ως υγρό, είναι εκτεθειµένο σε µια υψηλή θερµοκρασία. Στην υψηλή θερµοκρασία του θαλάµου καύσης, τα λεπτά σταγονίδια νερού που περιλαµβάνονται σε κάθε σταγονίδιο γαλακτώµατος καυσίµου, εκρήγνυνται λόγω της στιγµιαίας εξάτµισης, και διασπούν το σταγονίδιο γαλακτώµατος καυσίµου. Αυτή η διαδικασία ονοµάζεται µικρό-έκρηξη του σταγονιδίου καυσίµου που οδηγεί στα βασικά πλεονεκτήµατα της διαδικασίας καύσης των γαλακτωµάτων καυσίµου, καθώς προάγει την εξαερίωση των σωµατιδίων καυσίµου - δηλαδή την ανάµιξη του καυσίµου µε τον περιβάλλοντα αέρα. Λόγω αυτής της διαδικασίας, αυξάνεται η επιφάνεια επαφής µε το οξυγόνο (αέρα) οπότε βελτιώνεται η απόδοση της καύσης και ελαττώνεται η κατανάλωση καυσίµου. Το (ιταλικό) πρότυπο για το γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο ντίζελ που εφαρµόζεται στον στόλο των οχηµάτων και των πλοίων πρέπει να πληροί τις παρακάτω ιδιότητες [8]:

5 Ιδιότητες Νερού-Ντίζελ Γαλακτωµατοποιηµένου Καυσίµου Ιδιότητες Καυσίµου Μονάδες Όριο Πρότυπο ελάχιστο µέγιστο Εµφάνιση Γαλακτώδες Οπτικό C kg/m ISO 3675, ISO Περιεκτικότητα σε νερό % m/m ISO 8534 Σταθερότητα, µε φυγοκέντρηση (4200 rcf, 5 min) - Διαχωρισµός φάσης % v/v UNICHIM Ελεύθερο νερό C mm 2 /s ISO 3104 Θείο % m/m ISO 14596, EN Θειική τέφρα % m/m ISO 3987 Σύνολο προσµίξεων mg/kg - 24 EN Διάβρωση χαλκού, C 1 ης τάξης ISO 2160 Σηµείο ανάφλεξης C 55 - ISO 2592, EN Συνολική περιεκτικότητα σε νιτρικά ιόντα mg/kg ISO Λίπανση (@60 C) µm ISO CFPP C - W: -10 S: 0 EN 116 Πίνακας 2 5. ΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΠΑΡΟΧΟΙ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ 1. Ηνωµένες Πολιτείες Αµερικής: όπου εδρεύουν οι εξής εταιρίες: 1. η Clean Fuels Technology (Reno), 2. η Lubrizol (Wickliffe, Ohio), που είναι µέλος του οργανισµού EEFMA (European Emulsified Fuels Manufacturers Association), 3. η εταιρία APT. 2. Ιταλία: µε το εργοστάσιο ενέργειας της CAM Tecnologie (Pero MI), το οποίο παρέχει γαλακτωµατοποιηµένα καύσιµα σε Ιταλία, Γαλλία και Ελβετία και επικεντρώνεται στην έρευνα για την βελτιστοποίηση των γαλακτωµάτων καυσίµων. Η CAM Technologie S.p.A. είναι ένας από τους µεγαλύτερους κατασκευαστές γαλακτωµάτων καυσίµων (Gecam TM ). Το γαλάκτωµα καυσίµου Gecam TM είναι ένα δίπλωµα ευρεσιτεχνίας που ανήκει στην CAM Technologie, µια εταιρεία του Οµίλου Camfin-Pirelli και χρησιµοποιείται από τους στόλους των οδικών µεταφορών (λεωφορεία και πούλµαν), τα βαρέα βιοµηχανικά οχήµατα και τα πετρελαιοκίνητα συστήµατα θέρµανσης σε δηµόσια και ιδιωτικά κτίρια. 3. Γαλλία: στο Παρίσι εδρεύει η εταιρία TOTAL (επίσηµος συνεργάτης και µέλος του οργανισµού EEFMA) και είναι από τους κύριους προµηθευτές καυσίµων γενικότερα - και ειδικότερα γαλακτωµάτων καυσίµων σε Ιταλία και Γαλλία. 4. Γερµανία: µε την εταιρία Exomission Umwelttechnik GmbH στην πόλη Troisdorf. 5. Νορβηγία: όπου εδρεύει η εταιρία Eco Energy που διαθέτει µια πανίσχυρη µονάδα παραγωγής «λευκού ντίζελ/lite white diesel στο Μιλάνο. 6. Ηνωµένο Βασίλειο (Λονδίνο): όπου εδρεύει η εταιρία Quadrise Fuels International plc. 7. Δανία: µε την εταιρία NanOil η οποία παρέχει τεχνολογία γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων στις επιχειρήσεις που χρησιµοποιούν µε βάση το πετρέλαιο ορυκτά καύσιµα ως βασική πηγή ενέργειας

6 8. Νότια Αφρική: όπου εδρεύει η εταιρία Nano Bubble Technology (NBT). 9. Μπαχάµες: όπου εδρεύει η εταιρία NoNOx ltd. 10. Τουρκία: µε την εταιρία Dragonfly Fuel Technologies. 11. Η Φλόριντα (Μαϊάµι): µε την εταιρία Fuel Emulsions International. 6. ΤΑ ΕΜΠΟΡΙΚΑ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΚΑΥΣΙΜΑ 1. Γαλάκτωµα Νερού-Diesel PuriNOx της Lubrizol : αποτελεί τεχνολογία γαλακτώµατος τύπου W/D και είναι µέσο µείωσης των NOx και των PM από την εξάτµιση του κινητήρα ντίζελ. Περιέχει µέχρι 20% νερό, είναι σταθερό γαλάκτωµα και όσον αφορά την εµφάνιση και την συνοχή παρουσιάζει παρόµοιες ιδιότητες µε το αποβουτυρωµένο γάλα. Mε την χρήση του PuriNOx επιτυγχάνεται έως και 20% µείωση των εκποµπών NOx και ως 60% µείωση των εκποµπών PM. 2. Gecam το λευκό diesel της Pirelli Eco Technology S.p.A.: το λευκό ντίζελ ή gasolio bianco, αποτελείται από 88% πετρέλαιο, 10.3% νερό και 1.7% µίγµα προσθέτων που καθιστούν το γαλάκτωµα σταθερό και εµποδίζουν τον διαχωρισµό στα συστατικά του. 3. Aquazole της Total: αποτελεί W/D γαλακτωµατοποιηµένο µίγµα και παρέχει µείωση των εκποµπών NOx κατά 16% και µείωση των εκποµπών PM κατά 60% στα ντιζελοκίνητα οχήµατα. Στα τέλη του 2001, πάνω από 1,000 φορτηγά και λεωφορεία στην Ευρώπη λειτουργούν µε Aquazole. 4. FOE της APT: το γαλάκτωµα ελαίου καυσίµου έχει σχεδιαστεί για εφαρµογές λεβήτων, µεγάλων καθώς και µικρών ταχυτήτων κινητήρων εσωτερικής καύσης. Διαχωρίζεται σε δυο κατηγορίες: (A) Χαµηλής περιεκτικότητας σε νερό FOE: ένα γαλάκτωµα µαζούτ (HFO) µε περιεκτικότητα σε νερό µεταξύ 8% -12% (γαλάκτωµα ελαίου φάσης) και (B) Υψηλής περιεκτικότητας σε νερό FOE: ένα γαλάκτωµα µαζούτ µε υψηλή περιεκτικότητα σε νερό (15% έως 30%), (O/W). 5. EcoFuel της FEI: αποτελεί σταθερό γαλάκτωµα καυσίµου όσο και τα συµβατικά καύσιµα (συνήθως έξι έως 12 µήνες), δεν προκαλεί καµία ζηµιά στον εξοπλισµό και µειώνει το κόστος για συντήρηση του κινητήρα. Αποτελείται από 28% νερό και 2% πρόσθετο και απαιτεί µόνο 70% προσθήκη συµβατικού καυσίµου ανά όγκο ώστε να παράγει ελαφρώς περισσότερη δύναµη και λιγότερο απόβλητο προϊόν. 6. MSAR (Multiphase Superfine Atomized Residue): είναι το πιο δηµοφιλές χαµηλού κόστους γαλάκτωµα καυσίµου πλοίων (O/W). Αποτελεί µια δεύτερη γενιά ελαίου σε γαλάκτωµα µε νερό που αναπτύχθηκε από τη Quadrise Fuels International plc (QFI) και κατασκευάζεται από την ανάµειξη των υπολειµµάτων διυλιστηρίων µε νερό (20% έως 30% περιεκτικότητα σε νερό) προς παραγωγή γαλακτωµατοποιηµένου µαζούτ καθώς και παρέχει έως 50% µείωση NOx και ως 20% εξοικονόµηση καυσίµου. 7. ΦΟΡΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Με στοιχεία από το Υπουργείο Ανάπτυξης και Ανταγωνιστικότητας, η µέση τιµή λιανικής πώλησης της αµόλυβδης 95 RON είναι /λίτρο, της αµόλυβδης 100 RON είναι /λίτρο, της Super (LRP) /λίτρο, του πετρελαίου (ντίζελ) κίνησης είναι /λίτρο, του ντίζελ θέρµανσης κατ οίκον είναι /λίτρο και του υγραερίου κίνησης στα /λίτρο. Οι βενζινοκινητήρες καταναλώνουν κατά µέσο όρο 9 λίτρα καυσίµου ανά 100 χιλιόµετρα (κινητήρας µεσαίου µεγέθους), ενώ οι πετρελαιοκινητήρες (ντίζελ) καταναλώνουν κατά µέσο όρο 6 λίτρα καυσίµου ανά 100 χιλιόµετρα. Το καύσιµο που παράγεται για χρήση στις µηχανές εσωτερικής καύσης έχει 10% έως 20% νερό στο ντίζελ Τα γαλακτωµατοποιηµένα καύσιµα που πωλούνται σήµερα από τους ευρωπαίους παραγωγούς είναι ακριβότερα από το συµβατικό ντίζελ, λόγω της χρήσης ακριβότερων επιφανειοδραστικών ουσιών ή προσθέτων και κοστίζουν 0.06 ευρώ ανά λίτρο παραπάνω από το κανονικό ντίζελ, δηλαδή /λίτρο σε σχέση µε την τιµή /λίτρο του συνήθους ντίζελ. Η φορολόγηση ενός τέτοιου καυσίµου όµως, είναι ένα ευαίσθητο θέµα εφόσον κατά µέσο όρο το 15% της µάζας του καυσίµου που πωλείται είναι νερό και ο φορολογικός συντελεστής που εφαρµόζεται ανά λίτρο καυσίµου που καταναλώνεται, εφαρµόζεται επίσης και στην περιεκτικότητα του σε νερό. Τα γαλακτώµατα καυσίµου έχουν ήδη αξιοποιηθεί στην Ιταλία για τις δηµόσιες συγκοινωνίες, τη συλλογή και τη µεταφορά των απορριµµάτων (9,000 οχήµατα) σε περισσότερο από 80 δήµους. Χρησιµοποιούνται επίσης για σκοπούς θέρµανσης σε ιδιωτικές κατοικίες (100 σπίτια) και δηµόσια κτίρια, όπως µουσεία, σχολεία και πανεπιστήµια (300 θερµαινόµενα κτίρια). Η ευρεία αποδοχή των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων στην Ιταλία οφείλεται στο κίνητρο της µείωση του φόρου κατά 36% επί των καυσίµων. Ο ειδικός φόρος κατανάλωσης για το γαλάκτωµα που χρησιµοποιείται για την αυτοκίνηση είναι /λίτρο και ο ειδικός φόρος κατανάλωσης για το γαλάκτωµα που χρησιµοποιείται για τη θέρµανση είναι /λίτρο. Ο ειδικός φόρος κατανάλωσης για θέρµανση ντίζελ είναι /λίτρο, οπότε χάρη στο γαλάκτωµα επιτυγχάνεται

7 εξοικονόµηση της κατανάλωσης που ανέρχεται σε /λίτρο. Ο ειδικός φόρος κατανάλωσης για το πετρέλαιο κίνησης είναι /λίτρο, ως εκ τούτου η µετατροπή σε ένα γαλάκτωµα καυσίµου έχει ως αποτέλεσµα την εξοικονόµηση /λίτρο. Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει το κόστος παραγωγής των γαλακτωµάτων είναι η τιµή των πρώτων υλών (π.χ. τασιενεργά και αντιψυκτικά) που πρέπει να προστεθούν στα ορυκτά καύσιµα και το νερό. Πρόσθετη επιβάρυνση αποτελεί το κόστος της διοικητικής µέριµνας (που περιλαµβάνει αποθήκευση σε ειδικές δεξαµενές και η µεταφορά µε ειδικά βυτία) και το κόστος παραγωγής, όπου εξαιτίας της χαµηλότερης ενεργειακής αξίας των γαλακτωµάτων σε σύγκριση µε τα ορυκτά καύσιµα, η κατανάλωση των γαλακτωµάτων είναι 10% υψηλότερη. Η χρήση γαλακτωµάτων συνεπάγεται επιπλέον δαπάνες λειτουργίας για τους καταναλωτές (π.χ. καθάρισµα δεξαµενών και συστήµατα ανακυκλοφορίας). Οι υπολογισµοί του συνολικού κόστους παραγωγής γαλακτωµάτων περιλαµβάνουν ένα περιθώριο κέρδους 5%. 8. ΟΙ ΚΑΙΝΟΤΟΜΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Α. Το βιοκαύσιµο από την αιθανόλη, µε προσθήκη στα ορυκτά καύσιµα, διαδραµατίζει ζωτικό ρόλο στην λειτουργία των υφιστάµενων µηχανών IC µε στόχο την καλύτερη απόδοση του κινητήρα και την ύπαρξη λιγότερων επιβλαβών εκποµπών. Η µέγιστη ανάµειξη 50% αιθανόλης και 50% ντίζελ (50E: 50D), µπορεί να χρησιµοποιηθεί και να λειτουργήσει σε κανονικό σύστηµα ψεκασµού για ένα µονοκύλινδρο κινητήρα DI και παρέχει µείωση της πυκνότητας καπνού (SD) κατά 80%, εξασθένηση των αιωρούµενων σωµατιδίων (PM) κατά 60%, ελάττωση της θερµοκρασίας των καυσαερίων (EGT) και των εκποµπών NOx µε µικρή αύξηση της θερµικής αποδοτικότητας των φρένων. Β. Το γαλακτοποιηµένο βιοντίζελ (EBD) της APT, είναι άµεσο υποκατάστατο στις περισσότερες εφαρµογές ντίζελ και βιοντίζελ σε: κινητήρες ανάφλεξης µε συµπίεση, σε αεριοστρόβιλους, σε φούρνους και λέβητες. Η περιεκτικότητα σε νερό ποικίλει ανάλογα µε την εφαρµογή και το αρχικό ποσό της συγκέντρωσης βιοντίζελ σε σχέση µε το ντίζελ. Μια περιεκτικότητα σε νερό της τάξης των 6.5% (κατά µάζα) στο γαλακτωµατοποιηµένο καύσιµο βιοντίζελ B 20, µε µεγάλη αποτελεσµατικότητα εξουδετερώνει τις εκποµπές NOx και µειώνει σηµαντικά τις εκποµπές σωµατιδιακής ύλης (ΡΜ). Το βίο-πετρέλαιο, προέρχεται από την γρήγορη πυρόλυση της βιοµάζας και είναι ένα υγρό καύσιµο χαµηλής ποιότητας το οποίο µπορεί να αναβαθµιστεί µέσω της γαλακτωµατοποίησης µε το πετρέλαιο ντίζελ. Το γαλάκτωµα καυσίµου βίο-έλαιο-σε ντίζελ επιτυγχάνει λιγότερη τριβή στον λέβητα σε σχέση µε το βίο-πετρέλαιο και οι λιπαντικές του ιδιότητες βελτιώνονται µε την αύξηση του περιεχοµένου σε βίο-πετρέλαιο. 9. ΤΟ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΩΝ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Πολλές διεθνείς συµφωνίες και συµβάσεις (EEFMA, USEPA, CARB) έχουν δηλώσει τη δέσµευση όλων των µελών τους να θεσπίζουν προγράµµατα για τη µείωση των εκποµπών ρύπων και την προστασία της ποιότητας του αέρα. Παρ'όλα αυτά, οι δράσεις στον τοµέα αυτό έχουν επιβραδυνθεί και δυσχερανθεί, κυρίως λόγω των διαφόρων υφιστάµενων κανονισµών στα επιµέρους κράτη. Η Ελλάδα έχει την δυνατότητα µέσω των υφιστάµενων επενδύσεων και των δυνατοτήτων εφαρµογών των ανανεώσιµων και των συµβατικών καυσίµων σε όλο το φάσµα των µεταφορών, να αναπτύξει ένα περιβαλλοντικό αειφόρο κλάδο έρευνας, προώθησης και εφαρµογής των γαλακτωµατοποιηµένων καυσίµων, αρχικά σε πιλοτικό στάδιο και έπειτα σε εµπορικό, που θα συµβάλει στην µείωση της ανεργίας, στην επίτευξη των στόχων µείωσης των αερίων του θερµοκηπίου, και στην αποκέντρωση µε έναν οικονοµικά βιώσιµο τρόπο, τοποθετώντας τον εαυτό της στους πρωτοπόρους εντός της Ε.Ε. Τα οφέλη της τεχνολογίας των γαλακτοποιηµένων καυσίµων (EFT) στους βιοµηχανικούς λέβητες και κινητήρες είναι τεράστια και οι µελλοντικές αγορές για την τεχνολογία αυτή αναµένονται µεγάλες. Χαρακτηριστικό παράδειγµα αποτελεί η αγορά µαζούτ στην Ασία, όπως παρουσιάζεται από τον Οργανισµό Πληροφοριών Ενέργειας (EFT) των Ηνωµένων Πολιτειών. Η διείσδυση στην αγορά είναι 5%, και η επακόλουθη παραγωγή του γαλακτωµατοποιηµένου καυσίµου - χρησιµοποιώντας αυτόν τον παράγοντα διείσδυσης ως "βάση" ισοδυνάµου καυσίµου για την αναµενόµενη παραγωγή γαλακτωµατοποιηµένου καυσίµου - αναµένεται να είναι συνολικά 9.6 δισεκατοµµύρια λίτρα, δηλαδή 2,540,000,000 γαλόνια. Η ασιατική αγορά αποτελεί δυναµικό τµήµα της παγκόσµιας οικονοµίας, αφού διαθέτει τις δύο ταχύτερα αναπτυσσόµενες οικονοµίες την Κίνα και την Ινδία και ως εκ τούτου, η εισαγωγή του EFT σε αυτές τις οικονοµίες µπορεί να προσφέρει σηµαντικά περιβαλλοντικά οφέλη και σηµαντική µείωση των αερίων του θερµοκηπίου, σε σύγκριση µε την χρησιµοποίηση των παραδοσιακών τεχνολογιών µείωσης επιβλαβών ρύπων [9]. 10. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

8 [1]. Water-in-diesel emulsions and related systems, Anna Lif a, Krister Holmberg b, a Chalmers University of Technology, Applied Surface Chemistry, SE Göteborg, Sweden and Akzo Nobel Surface Chemistry AB, SE Stenungsund, Sweden, b Chalmers University of Technology, Applied Surface Chemistry, SE Göteborg, Sweden, Available online 27 June [2]. Diesel-water Emulsion Emissions and Performance Evaluation in Public Buses in Attica Basin, E. Tzirakis, G. Karavalakis, P. Schinas, D. Korres, D. Karonis, S. Stournas and F. Zannikos, Laboratory of Fuels Technology and Lubricants, National Technical University of Athens. [3]. A Mechanical Emulsification Technology of Petroleum Fuels without Surface Active Agent, Hiroki ISHIDA1 and Kazuya TACHIBANA1, 1Dept. of Electronic Control Engineering, Nagaoka National College Technology. [4]. [5]. Emulsion Science, Edited by P. Sherman, Academic press London and New York. [6]. Clean Fuels Technology and Global Companies, FTA Motor Fuel Tax, Section Annual Meeting, October 4, [7]. International Journal of Green and Herbal Chemistry, An International Peer Review E-3 Journal of Sciences, Available online at Green Chemistry, IJGHC, June 2013 August 2013; Vol.2, No.3; Emofuel to Save Earth J.S. Waghmare, Asma D. Fakir, Sadanand S. Kadam: Oils, Oleochemicals and Surfactant technology, Institute of chemical technology, Mumbai, Maharashtra, India, and Received: 6 June 2013, Revised: 16 August 2012, Accepted: 24 August [8]. Water-Diesel Fuel Emulsion Specification (April 2001) [9].