ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ 2 ΗΣ ΓΕΝΙΑΣ ΑΠΟ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΓΑΝΕΛΑΙΟΥ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ 2 ΗΣ ΓΕΝΙΑΣ ΑΠΟ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΓΑΝΕΛΑΙΟΥ Α. Δημητριάδης, Σ. Μπεζεργιάννη, Α. Καλογιάννη Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων (ΕΠΚΥ) Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών (ΙΤΧΗΔ) Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (EKETA) ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το πετρέλαιο, το κάρβουνο καθώς και το φυσικό αέριο καλύπτουν το μεγαλύτερο ποσοστό των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών. Παρόλα αυτά τα υγρά καύσιμα είναι αμφισβητήσιμα από οικονομικής και περιβαλλοντικής σκοπιάς, γι αυτό και πολλοί επιστήμονες έχουν στρέψει το ενδιαφέρον τους στα βιοκαύσιμα. Η συγκεκριμένη μελέτη ασχολείται με την παραγωγή βιοντίζελ από καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία τηγανελαίου. Σαν τροφοδοσία στα πειράματα χρησιμοποιήθηκε τηγανέλαιο, το οποίο συλλέχθηκε από διάφορα εστιατόρια και νοικοκυριά, της Θεσσαλονίκης, ύστερα από ευρεία χρήση. Για τα πειράματα χρησιμοποιήθηκε ένας εμπορικός καταλύτης υδρογονοεπεξεργασίας βαριών κλασμάτων πετρελαίου. Τα πειράματα διεξάχθηκαν στη μονάδα πιλοτικής κλίμακας VB0 του Εργαστηρίου Περιβαλλοντικών Καυσίμων και Υδρογονανθράκων του Ινστιτούτου Τεχνικής Τεχνικών Διεργασιών (ΙΤΧΗΔ) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ). Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η παραγωγή του βιοντίζελ ευνοείται κυρίως από χαμηλές θερμοκρασίες (330 C) και μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (398 C). Όσον αφορά στην απομάκρυνση των ετεροατόμων του θείου, του αζώτου και ιδιαιτέρως του οξυγόνου, φαίνεται ότι ευνοείται από την αύξηση της θερμοκρασίας. Η απόδοση της νέας αυτής τεχνολογίας είναι εντυπωσιακή, καθώς ξεπερνά το 80%, ενώ το παραγόμενο νέο βιοντίζελ 2 ης γενιάς έχει υψηλό δείκτη κετανίου (77), μηδενική οξύτητα και υψηλή θερμογόνο δύναμη (49MJ/kg), ιδιότητες που το καθιστούν ένα πολλά υποσχόμενο καύσιμο. Από τα παραπάνω αποτελέσματα προέκυψε ότι η καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία είναι μια τεχνολογία που μπορεί να εφαρμοσθεί για τη μετατροπή χρησιμοποιημένων τηγανελαίων σε βιοντίζελ. Η παρούσα μελέτη πραγματοποιείται στα πλαίσια του έργου BIOFUELS-2G, το οποίο χρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα LIFE+ (LIFE08 ENV/GR/000569). of 9

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η αυξανόμενη ζήτηση και κατανάλωση των ορυκτών καυσίμων σε αντίθεση με την συνεχή εξάντληση των αποθεμάτων τους στον πλανήτη έχει στρέψει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας σε αναζήτηση νέων μορφών και τεχνολογιών παραγωγής καυσίμων. Τα βιοκαύσιμα έρχονται να αναλάβουν αυτόν τον νέο ρολό και να αντικαταστήσουν τα συμβατικά καύσιμα. Πολλές έρευνες έχουν γίνει όσον αφορά τις τεχνολογίες και τον τρόπο παραγωγής τους. Η υδρογονοεπεξεργασία είναι μια διεργασία μετατροπής με καταλυτική προσθήκη υδρογόνου, στοχεύει στην αύξηση του λόγου υδρογόνου προς άνθρακα (H:C), στην μείωση των ετεροατόμων του θείου του αζώτου και του οξυγόνου (S, N, O) και στην ελλάτωση του σημείου βρασμού. Η υδρογονοεπεξεργασία προτιμάται σαν μέθοδος γιατί είναι μια ευρέως διαδεδομένη τεχνολογία για παραγωγή ντίζελ και βενζίνης, υπάρχουν πολυάριθμες βιομηχανικές μονάδες παγκοσμίως, έχει υψηλό βαθμό απόδοσης σαν διεργασία, επιτρέπει μια ευελιξία στην επιλογή της τροφοδοσίας, δεν παράγει παραπροιόντα και εφαρμόζεται για παραγωγή βιοντίζελ από ακατέργαστα φυτικά έλαια. Διαφόρον ειδών έρευνες έχουν γίνει πάνω στην διεργασία της υδρογονοεπεξεργασίας, με σκοπό να αξιολογηθεί σαν διεργασία παραγωγής βιοντίζελ από φυτικά λάδια κατεργασμένα, ακατέργαστα αλλά και χρησιμοποιημένα Το 2008 οι Hannu Aatola et al. [] έκαναν μια σύγκριση ανάμεσα σε υδρογονοεπεξεργασμένο φυτικό λάδι και υδρογονοεπεξεργασμένο μείγμα φυτικού λαδιού και ντίζελ σε ποσοστό 30/70. για να αξιολογήσουν τα προϊόντα τους, τα δοκιμάσανε σε ένα μεγάλου κυβισμού ντιζελοκινητήρα και μετρήσανε τα καυσαέρια και την κατανάλωση. Τα αποτελέσματα έδειξαν μείωση των καυσαερίων σε CO και NOx. Η χρήση 00% φυτικού λαδιού πέτυχε μέχρι και 30% λιγότερο σχηματισμό καπνό ομίχλης αλλά και χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου συγκριτικά με το ντίζελ (EN 590 diesel fuel). Βιοντίζελ υψηλού αριθμού κετανίων επιτεύχθηκε από την υδρογονοεπεξεργασία φοινικέλαιου με χρήση καταλύτη υδρογονοεπεξεργασίας (ΝιΜο/γAl 2 O 3 ) [2]. Το φοινικέλαιο μπορεί να μετατραπεί εξολοκλήρου σε παραφίνες που βρίσκονται στο εύρος του ντίζελ σε εύρος πιέσεων υδρογόνου από 40-90bar, τα αποτελέσματα επίσης έδειξαν ότι παρατηρείται μια γήρανση του καταλύτη με το πέρασμα των ημερών. Σε παλιότερη έρευνα εξετάστηκαν η επιρροή της θερμοκρασίας, της πίεσης, της ωριαίας ταχύτητας χώρου και ο λόγος υδρογόνου προς υγρή τροφοδοσία με σκοπό να βρεθούν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας για την όλη διεργασία[3][4]. Η μονάδα υδρογονοεπεξεργασίας που είχε χρησιμοποιηθεί ήταν μια παρόμοια με την συγκεκριμένη μελέτη μονάδα αλλά μικρότερης κλίμακας. Μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους που επηρεάζουν τις αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας είναι η θερμοκρασία αντίδρασης [3]. Το εύρος των θερμοκρασιών που μελετήθηκε είναι από 330 C έως 398 C. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν για την αξιολόγηση της επιρροής της θερμοκρασίας είναι η απόδοση των προϊόντων, η εκλεκτικότητα, ο βαθμός μετατροπής, η απομάκρυνση των ετεροατόμων (θείου, άζωτου και οξυγόνου) και ο κορεσμός των ακόρεστων δεσμών. Η τροφοδοσία που χρησιμοποιήθηκε ήταν τηγανέλαιο που συλλεγόταν από τοπικά εστιατόρια και νοικοκυριά της πόλης Θεσσαλονίκης ύστερα από την ευρεία χρήση του σε τηγάνισμα. Πριν χρησιμοποιηθεί το τηγανέλαιο σαν τροφοδοσία φιλτραριζόταν για να απομακρυνθούν τυχόν υπολείμματα που είχαν μείνει από τα φαγητά ύστερα από την χρήση τους. Τα αποτελέσματα εκείνης της έρευνας έδειξαν ότι η παράγωγη σε βιοντίζελ ευνοείται κυρίως από τις χαμηλότερες θερμοκρασίες φτάνοντας μέχρι και το 90.% του συνολικού προϊόντος. Επίσης παρατηρήθηκε ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας ο βαθμός μετατροπής 2 of 9

σε ντίζελ ελαττώνεται ενώ παράλληλα αυξάνεται ο βαθμός μετατροπής σε βενζίνη κάτι που είναι αναμενόμενο καθώς οι υψηλότερες θερμοκρασίες ευνοούν αντιδράσεις διάσπασης/υδρογονοπυρόλυσης. Ομοίως με τον βαθμό μετατροπής έτσι και η εκλεκτικότητα δεν ευνοείται με την αύξηση της θερμοκρασίας το οποίο έρχεται σε συμφωνία με το γεγονός ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες ευνοούν αντιδράσεις υδρογονοπυρόλυσης. Αυτές οι αντιδράσεις υδρογονοπυρόλυσης μετατρέπουν τα βαριά μόρια περιλαμβάνοντας και κάποια μόρια ντίζελ σε νέα ελαφρύτερα μόρια στο εύρος της βενζίνης. Όσον αφορά την απομάκρυνση των ετεροατόμων το άζωτο απομακρύνεται ευκολότερα από τα υπόλοιπα αγγίζοντας μέχρι και το 99.4% για όλες τις θερμοκρασίες. Το θείο επίσης απομακρύνεται εύκολα σε αντίθεση με το οξυγόνο που είναι το πιο δύσκολο από τα τρία στοιχεία στο να απομακρυνθεί, καθώς σε χαμηλές θερμοκρασίες η απομάκρυνσή του δεν είναι τόσο δυνατή ενώ με την αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει μέχρι και το 99%. Τελικά οι υψηλές θερμοκρασίες ευνοούν την απομάκρυνση όλων των ετεροατόμων. Τέλος όσον αφορά τον κορεσμό των ακόρεστων δεσμών, και αυτός ευνοείται από την θερμοκρασία. Επίσης έχει γίνει και μια ποιοτική και ποσοτική ανάλυση στα τελικά προϊόντα με στόχο να μελετηθεί η επιρροή της θερμοκρασίας [4]. Η ποσοτική ανάλυση έδειξε ότι το προϊόν αποτελείται κυρίως από παραφίνες και δεν περιέχει σχεδόν καθόλου ολεφίνες και αρωματικά. Πιο συγκεκριμένα η ποιοτική ανάλυση έδειξε ότι το προϊόν περιέχει κυρίως παραφίνες στο εύρος C5-C8. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όσο η θερμοκρασία αυξάνεται η συγκέντρωση σε C7 και C8 ελαττώνεται ενώ το ποσοστό των ίσο παραφινών αυξάνεται. Αυτό σημαίνει ότι η θερμοκρασία ευνοεί τις αντιδράσεις ισομερισμού κάτι που είναι αναμενόμενο καθώς οι υψηλότερες θερμοκρασίες ευνοούν αντιδράσεις διάσπασης/υδρογονοπυρόλυσης. Το συμπέρασμα αυτών των ερευνών ήταν ότι η όλη διαδικασία είναι μια τεχνολογία πολλά υποσχόμενη και μπορεί να εφαρμοστεί και σε μονάδες βιομηχανικής κλίμακας όπως αυτές των διυλιστηρίων. Στην συγκεκριμένη έρευνα έγινε ένα βήμα παραπάνω, έγινε η προσπάθεια να εφαρμοστεί η όλη τεχνολογία στην πράξη. Σκοπός της έρευνας ήταν να γίνει υδρογονοεπεξεργασία του τηγανελαίου σε μεγαλύτερη μονάδα χρησιμοποιώντας τις βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας των προηγούμενων ερευνών. Ο στόχος ήταν η παραγωγή αρκετής ποσότητας η οποία στη συνέχεια να περάσει από μια μονάδα απόσταξης από όπου θα συλλεχθεί το καθαρό προϊόν που έχει σημείο βρασμού στο εύρος του ντίζελ. Το τελικό βιοκαύσιμο (Βιοντίζελ 2 ης γενιάς) στην συνέχεια θα χρησιμοποιηθεί για να κινήσει ένα απορριμματοφόρο του Δήμου Θεσσαλονίκης για μερικούς μήνες με σκοπό να μελετηθεί η απόδοσή του κατά την διάρκεια της χρήσης του. Η συλλογή του τηγανελαίου έγινε από εστιατόρια και νοικοκυριά της Θεσσαλονίκης. Η παρούσα μελέτη πραγματοποιείται στα πλαίσια του έργου BIOFUELS-2G, το οποίο χρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα LIFE+ (LIFE08 ENV/GR/000569). ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Για την εκπόνηση της παρούσας μελέτης χρησιμοποιήθηκε μια μονάδα καταλυτικής υδρογονοεπεξεργασίας μεγάλης πιλοτικής κλίμακας (HDS) του ΕΠΚΥ/ΙΤΧΗΔ/ΕΚΕΤΑ. Η μονάδα HDS είναι μια μονάδα υδρογονοεπεξεργασίας με δυναμικότητα 5 λίτρα/ημέρα. Αποτελείται από ένα σύστημα αέριας και υγρής τροφοδοσίας από όπου εισέρχεται το αέριο υδρογόνο και η υγρή τροφοδοσία (τηγανέλαιο), περιλαμβάνει το σύστημα συλλογής των υγρών και αέριων προϊόντων, αποτελείται από το σύστημα διαχωρισμού των υγρών και αέριων προϊόντων και τέλος από το σύστημα της αντίδρασης, όπως φαίνεται σχηματικά στο 3 of 9

διάγραμμα. Η τροφοδοσία αποτελούνταν από χρησιμοποιημένα τηγανέλαια τα οποία με την βοήθεια του Δήμου Θεσσαλονίκης συλλέγονται από διάφορα εστιατόρια της πόλης Τα τηγανέλαια πριν την εισαγωγή τους στην μονάδα φιλτραριζόντουσαν για να απομακρυνθούν τυχόν υπολείμματα που μπορεί να έχουν επικαθήσει κατά το μαγείρεμα. Το προϊόν που έβγαινε από την μονάδα HDS ήταν διφασικό και περιείχε κάποια ποσότητα νερού. Για την απομάκρυνση του νερού τοποθετούνταν σε ένα δοχείο καθίζησης από όπου συλλεγόταν το τελικό καθαρό προϊόν. Στην συνέχεια το προϊόν από το δοχείο καθίζησης καθαρό πλέον χωρίς νερό τοποθετούνταν σε μια μονάδα απόσταξης όπου χωριζόταν στα διάφορα κλάσματά του. Τα κλάσματα τα οποία βρισκόντουσαν στο σημείο του ντίζελ απομακρύνονταν σαν τελικό προϊόν (βιοντίζελ 2 ης γενιάς) ενώ τα υπόλοιπα βαρύτερα κλάσματα απομακρυνόντουσαν σαν υπόλειμμα. Η μονάδα της απόσταξης αποτελείται από το δοχείο που βρίσκεται η τροφοδοσία, την αποστακτική στήλη και το δοχείο συλλογής του αποστάγματος και φαίνεται σχηματικά στο διάγραμμα 2. PR FCV - FT- S V- CV- FQ H 2 Wet te st metr e r PR 2 R PCV 4 FCV -2 FT-2 SV- 2 CV- 2 R2 H 2 / H 2 S PT 4 PR 3 SE PARA T OR PR 4 SV- 3 CV- 3 LT SV-5 N 2 WT FEED VESS EL SV- 4 PR ES ULPH. VESSEL FC FEED PU M P HEAT EXCHAN GER LCV SAMPLING SY STEM Διάγραμμα. Σχηματική διάταξη μονάδας υδρογονοεπεξεργασίας HDS PRODUC T VESS EL WT 2 4 of 9

N2 Cold Water Thermostat PI Abgas TI 3 Cold trap Woulff'sche Flasche PI C PI M TI 2 PI TIC Steam EO-8 EO-8 Condensate ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Διάγραμμα 2. Σχηματική διάταξη μονάδας απόσταξης Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, στην συγκεκριμένη έρευνα έγινε μελέτη της συνολικής διεργασίας από την αρχική τροφοδοσία που είναι το τηγανέλαιο μέχρι την συλλογή του τελικού βιοντίζελ 2 ης γενιάς. Στο διάγραμμα 3 φαίνεται σχηματικά η συνολική διεργασία. Η τροφοδοσία (τηγανέλαιο) που μπαίνει στην μονάδα την ημέρα είναι 4,4λίτρα/ημέρα ενώ η παροχή υδρογόνου είναι 7200λίτρα/ημέρα. Ύστερα από τις αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας το προϊόν που παράγεται είναι 5,3λίτρα/ημέρα, όπως παρατηρείται ο όγκος του τελικού προϊόντος αυξάνεται μετά από τις αντιδράσεις που ακολουθούν και αυτό συμβαίνει γιατί η πυκνότητα του προϊόντος μεταβάλλεται σε σχέση με την αρχική πυκνότητα που έχει η τροφοδοσία. Στη συνέχεια το προϊόν τοποθετείται σε δοχείο καθίζησης από όπου απομακρύνεται το νερό το οποίο αποτελεί περίπου το 6.6% του συνολικού παραγόμενου προϊόντος. Περεταίρω, το καθαρό πια προϊόν (4,3λίτρα/ημέρα), που δεν έχει νερό, τοποθετείται στην μονάδα απόσταξης από όπου απομακρύνονται τα βαρύτερα υπολείμματα που αποτελούν το 7.5% του προϊόντος και τέλος παίρνουμε το καθαρό βιοντίζελ 2 ης γενιάς που αποτελεί το 92.5% (3,2λίτρα/ημέρα) του υδρογονοεπεξεργασμένου καθαρού προϊόντος μετά 5 of 9

την απομάκρυνση του νερού. Ο βαθμός απόδοσης της συνολικής διεργασίας υπολογίζεται από το τελικό βιοντίζελ που παίρνουμε σε σχέση με την ποσότητα του αρχικού τηγανελαίου που τροφοδοτούμε στην μονάδα και είναι 9.6%. Το αποτέλεσμα αυτό είναι πολύ σημαντικό καθώς φαίνεται ότι από το αρχικό τηγανέλαιο που τοποθετείται στην αρχή της διεργασίας το 9.6% μετατρέπεται εξολοκλήρου σε καθαρό βιοντίζελ με σημείο βρασμού στο εύρος του ντίζελ. Υδρογόνο (Η 2 ) 7200 lit/day Αέριο προϊόν 446 lit/day Τηγανέλαια 4.4 lit/day Διαχωριστής Υψηλής πίεσης Βιοντίζελ 3.2 lit/day Αντιδραστήρας Υγρό προϊόν 5.3 lit/day 4.3 lit/day Δοχείο καθίζησης Απόσταξη Νερό lit/day (6.6%) Υπόλειμμα. lit/day Διάγραμμα 3. Συνολική διεργασία μετατροπής τηγανέλαιου σε βιοντίζελ Όπως έχει είδη αναφερθεί η υδρογονοεπεξεργασία είναι μια διεργασία που στοχεύει την διάσπαση βαριών μορίων σε ελαφρύτερα μόρια, το επόμενο διάγραμμα είναι ένα διάγραμμα με την καμπύλη απόσταξης και μας δείχνει κατά πόσο έχει επιτευχθεί αυτή η διάσπαση. Η καμπύλη απόσταξης δείχνει ποια ποσοστά του τελικού προϊόντος βρίσκονται στην περιοχή του ντίζελ και της βενζίνης και στην ουσία κατά πόσο έχουν πετύχει οι αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας. Από το Διάγραμμα 4 παρατηρείται ότι το τηγανέλαιο αποτελείται από πολύ βαριά μόρια με υψηλό σημείο βρασμού. Ύστερα από την υδρογονοεπεξεργασία του τηγανελαίου, το υδρογονοεπεξεργασμένο προϊόν που παίρνουμε αποτελείται από πολύ ελαφρύτερα μόρια που βρίσκονται στο εύρος του ντίζελ και πιο συγκεκριμένα ένα μεγάλο ποσοστό της τάξεως του 92% μετατράπηκε σε λευκά προϊόντα. Το συγκεκριμένο προϊόν ύστερα από απόσταξη μας έδωσε καθαρό βιοντίζελ 2 ης γενιάς με σημείο βρασμού στο εύρος του ντίζελ. Από εδώ φαίνεται η αποτελεσματικότητα της όλης διεργασίας από την οποία χρησιμοποιώντας μια τροφοδοσία με βαριά μόρια (τηγανέλαιο) καταφέραμε να πάρουμε ένα πολύ ελαφρύτερο προϊόν. Στον πίνακα παρουσιάζονται οι ιδιότητες της τροφοδοσίας (τηγανέλαιο), του προϊόντος μετά την διαδικασία της υδρογονοεπεξεργασίας καθώς και του τελικού βιοντίζελ που παίρνουμε από την απόσταξη του υδρογονοεπεξεργασμένου προϊόντος. Όπως αναφέρθηκε πιο πάνω, κάποιες μικρές ποσότητες θείου και αζώτου προστίθενται στην τροφοδοσία για να αυξηθεί η ενεργότητα του καταλύτη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το γεγονός ότι η υδρογονοεπεξεργασία στοχεύει την απομάκρυνση των ετεροατόμων (κυρίως θείου, αζώτου και οξυγόνου), οι περιεκτικότητες των οποίων είναι σημαντική παράμετρος για να ελέγξουμε την αποτελεσματικότητα της υδρογονοεπεξεργασίας, αφού στο τελικό προϊόν δεν είναι επιθυμητές αυτές οι ενώσεις. Οι απόλυτες τιμές των περιεκτικοτήτων του θείου, αζώτου και οξυγόνου της 6 of 9

τροφοδοσίας καθώς και των τελικών προϊόντων παρουσιάζονται στον πίνακα. Όπως παρατηρείται από τον πίνακα τα ποσοστά των τριών ετεροατόμων στο τελικό προϊόν είναι πολύ χαμηλότερα από της τροφοδοσίας κάτι που μας δείχνει ότι οι αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας για την απομάκρυνση των ετεροατόμων πετύχανε. 800 700 Τηγανέλαιο Υδρογ-Τηγανέλαιο 2ης γενιάς Βιοντίζελ Θερμοκρασία (C) 600 500 400 300 200 00 0 IBP 5 0 20 30 40 50 60 70 80 90 95 FBP Απόσταξη (%) Διάγραμμα 4. Καμπύλη απόσταξης Τέλος στον πίνακα 2 παρουσιάζονται οι ιδιότητες του παραγόμενου βιοκαυσίμου. Ο δείκτης κετανίου (cetane index) είναι μια υπολογιστική εκτίμηση του αριθμού κετανίου (cetane number), και υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα της απόσταξης και της πυκνότητας. Η συνηθέστερη μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του είναι η ASTM D 976. Ο αριθμός κετανίου είναι πολύ σημαντικός καθώς μας δείχνει το χρόνο που χρειάζεται από την έγχυση του καυσίμου μέχρι την αυτανάφλεξή του. Όσο πιο μεγάλος είναι τόσο πιο μικρή είναι η καθυστέρηση της ανάφλεξης. Όπως φαίνεται από τον πίνακα ο δείκτης κετανίου είναι αρκετά ικανοποιητικός για το παραγόμενο βιοντίζελ 2 ης γενιάς. Το σημείο νέφωσης (cloud point) είναι η θερμοκρασία στην οποία εμφανίζεται το πρώτο κερί όταν το καύσιμο αρχίζει και ψύχεται. Στην συγκεκριμένη περίπτωση τον σημείο νέφωσης είναι αρκετά υψηλό και για αυτό τον λόγω θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν κάποια πρόσθετα κατά τις κρύες περιόδους. Το σημείο ανάφλεξης (flash point) είναι πολύ σημαντικό κατά την αποθήκευσή του καυσίμου και την μεταφορά του. Από τον πίνακα 2 είναι εμφανές ότι το σημείο ανάφλεξης είναι πολύ καλό για το παραγόμενο βιοντίζελ. Οι τρεις σημαντικότεροι παράμετροι που επηρεάζουν την οικονομία καυσίμου, την ροπή και την ιπποδύναμη του οχήματος είναι ο τύπος του κινητήρα, η δυνατότητα του κινητήρα να μετατρέπει την ενέργεια του καυσίμου σε ωφέλιμο έργο και τέλος η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου. Όπως φαίνεται η κατώτερη θερμογόνος δύναμη είναι αρκετά ικανοποιητική αφού φτάνει τα 49 MJ/Kg. Όσον αφορά το ιξώδες του βιοκαυσίμου, και εδώ το βιοντίζελ 2 ης γενιάς τηρεί τις προδιαγραφές αφού παρουσιάζει ιξώδες 3,54 cst. Το ιξώδες είναι ένα μέγεθος που μετράει την αντίσταση που παρουσιάζει το ρευστό στη ροή. Εάν το καύσιμο παρουσιάζει πολύ υψηλό ιξώδες τότε δημιουργούνται προβλήματα στις αντλίες καυσίμου. 7 of 9

Πίνακας. Ιδιότητες τροφοδοσίας-προϊόντων Τηγανέλαιο Υδρ/σμένο Τελικό προϊόν/ τηγανέλιο Βιοντίζελ Πυκνότητα gr/cm 3 0.896 0.7562 0.7869 C wt% 76.74 84.59 86.67 H wt%.6 5.02 4.74 S wppm 38.80.54 N wppm 47.42 0.77.37 O wt% 4.57 0.38 0 Br# 49. 594.2 8.2 Απόσταξη 0% C 43.6 95.6 234. 5% C 525.6 27.6 29.7 0% C 556.4 287.4 294. 20% C 593 302.8 295.7 30% C 599 304.0 296.8 40% C 60.4 305.0 297.6 50% C 603.2 34.4 298.3 60% C 606.8 38.0 299. 70% C 609 39.0 300 80% C 60.4 39.8 30. 90% C 62.4 320.4 298.3 95% C 623.6 40.6 304.2 00% C 727.2 475.4 306.2 Πίνακας 2. Ιδιότητες παραγόμενου βιοκαυσίμου Ιδιότητες Μονάδες Τιμή Πυκνότητα στους 5 C g/ml 0.7869 Θείο mg/kg (ppmwt).54 Άζωτο mg/kg (ppmwt).37 Δείκτης κετανίου 77.23 Σημείο ανάφλεξης C 6 Νερό Mg/kg 0 Ιξώδες 40 C cst 3.54 Ολική οξύτητα (TAN) Mg KOH/gr 0 Αντοχή στην διάβρωση (3 hr in 50 C) b Χρόνος οξείδωσης στους 0 C Hr >22 Απόσταξη του 90% σε C C 302.6 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη MJ/kg 49 Σημείο απόφραξης ψυχρού φίλτρου (CFPP) C 20 Σημείο ροής C 23 8 of 9

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η υδρογονοεπεξεργασία χρησιμοποιημένων τηγανελαίων είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Στην παρούσα μελέτη έγινε υδρογονοεπεξεργασία χρησιμοποιημένων λαδιών από διάφορα εστιατόρια της Θεσσαλονίκης προς παραγωγή καθαρού βιοντίζελ 2 ης γενιάς. Ο καταλύτης που χρησιμοποιήθηκε ήταν ειδικός καταλύτης υδρογονοεπεξεργασίας βαριών κλασμάτων πετρελαίου και η προθείωση του έγινε σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το υδρογονοεπεξεργασμένο προϊόν έχει πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε ανεπιθύμητα ετεροάτομα (θείου, αζώτου και οξυγόνου) ενώ η πυκνότητά του είναι πολύ χαμηλότερη από την αρχική πυκνότητα της τροφοδοσίας (τηγανέλαιο). Στην συνέχεια η μελέτη έδειξε ότι εάν το συγκεκριμένο προϊόν το κάνουμε απόσταξη τότε θα πάρουμε ένα πολύ μεγάλο ποσοστό της τάξεως του 9.6% σε καθαρό βιοντίζελ 2 ης γενιάς με σημείο βρασμού στο εύρος του ντίζελ, οι ιδιότητες του οποίου είναι πολύ ικανοποιητικές εάν συγκριθούν με τις προδιαγραφές του βιοντίζελ. Τέλος θα πρέπει να σημειωθεί ότι το παραγόμενο βιοντίζελ έχει σαν στόχο να κινήσει μελλοντικά ένα απορριμματοφόρο του Δήμου Θεσσαλονίκης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [] Hannu Aatola, Martti Larmi, Teemu Sarjovaara, Seppo Mikkonen. Hydrotreated vegetable oil (HVO) as a renewable diesel fuel:trade-off between Nox particulate emission, and fuel consumption of heavy duty engine. 2008. [2] Alexander Guzman, Juan E. Torres, Laura P. Prada, Manuel L. Nunex. Hydroprocessing of crude palm oil at pilot plant scale. Catalysis today 56 (200)38-43. [3] S. Bezergianni, A. Dimitriadis, A. Kalogianni, P. Pilavachi. Hydrotreating of waste cooking oil for biodiesel production. Part I:Effect of temperature on product yields and heteroatom removal. Bioresource Technology 0 (200) 665-6656. [4] S.Bezergianni, A. Dimitriadis, T. Sfetsas, A.Kalogianni. Hydrotreating of waste cooking oil for biodiesel production. Part II: Effect of temperature on hydrocarbon composition. Bioresource Technology 0 (200) 7658-7660. [5] Bezergianni S., Kalogianni A. Hydrocracking of used cooking oil for biofuels production. Bioresource Technology 00 (2009) 3927. [6] S. Bezergianni, A. Kalogianni, I. Vasalos. Hydrocracking of vacuum gas oil-vegetable oil mixtures for biofuels production. Bioresource Technology 00 (2009) 3036-3042. 9 of 9