ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΚΑΠΝΟΣΠΟΡΟΥ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΗΖΕΛ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΚΑΠΝΕΛΑΙΟΥ ΩΣ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟ ΚΑΥΣΙΜΟ ΠΕΡΙΛΗΨΗ

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΚΑΠΝΟΣΠΟΡΟΥ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΗΖΕΛ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΚΑΠΝΕΛΑΙΟΥ ΩΣ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟ ΚΑΥΣΙΜΟ Π. Γιαννέλος, Φ. Ζαννίκος, Σ. Στούρνας, Ε. Λόης, Γ. Αναστόπουλος ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο καπνόσπορος είναι ένα παραπροϊόν της καλλιέργειας των φύλλων καπνού. Πρόκειται για ελαιούχο σπόρο ο οποίος στην παρούσα µελέτη αξιολογείται ως ανανεώσιµη πηγή ενέργειας και ως πιθανή πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντήζελ. Η εκχύλιση του καπνόσπορου κατέδειξε ότι περίπου το 38% του σπόρου είναι έλαιο. Με αέρια χρωµατογραφία διαπιστώθηκε ότι τα κυριότερα λιπαρά οξέα στο καπνέλαιο είναι το λινελαϊκό (:2), το ελαϊκό (:1) και το παλµιτικό οξύ (16:0). Στην εργασία αυτή, εξετάσθηκαν οι φυσικοχηµικές ιδιότητες του καπνελαίου ως καύσιµο και έγινε σύγκριση µε τις αντίστοιχες ιδιότητες άλλων φυτικών ελαίων καθώς και µε τις τρέχουσες Ευρωπαϊκές προδιαγραφές για το ντήζελ κίνησης. Το συµπέρασµα είναι ότι αυτό το µη εδώδιµο έλαιο συνδυάζει περιβαλλοντολογικά αλλά και οικονοµικά οφέλη και θα µπορούσε να υποκαταστήσει ένα µέρος του πετρελαίου κίνησης. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση του σε εγχώριες ή τοπικές αγορές όπως είναι τα λεωφορεία (αστικά ή κοινοτικά) και τα τρακτέρ. Ακόµη θα πρέπει να τονισθεί ότι η αξιοποίηση των σπόρων του καπνού στην παραγωγή φιλικών προς το περιβάλλον καυσίµων, αποτελεί µια ενδιαφέρουσα προοπτική για το µέλλον της καπνοκαλλιέργειας στην Ελλάδα αλλά και στην υπόλοιπη Ευρώπη. 1. ΕισαγωγήΦυτικά έλαια και Βιοντήζελ Η ολοένα αυξανόµενη ευαισθητοποίηση σε οικολογικά θέµατα, αλλά και η σταδιακή εξάντληση των παγκόσµιων ενεργειακών αποθεµάτων έχουν οδηγήσει τις ανεπτυγµένες χώρες στην αναζήτηση εναλλακτικών καυσίµων περισσότερο φιλικών προς το περιβάλλον. Τα φυτικά έλαια αποτελούν µια πολλά υποσχόµενη εναλλακτική και ανανεώσιµη πηγή ενέργειας, η οποία µπορεί να υποκαταστήσει µέρος (ή και το σύνολο) των πετρελαϊκών καύσιµων. Τα φυτικά έλαια έχουν διαφορετική χηµική σύνθεση από τα πετρελαιοειδή. Με λίγες εξαιρέσεις, τα λιπαρά οξέα από τα οποία παράγονται τα φυτικά έλαια, είναι όλα ενώσεις ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, µε µέγεθος που κυµαίνεται από 3 έως άτοµα άνθρακα. Το βασικό συστατικό των φυτικών ελαίων είναι τα τριγλυκερίδια σε ποσοστό 90 εώς 98%, ενώ υπάρχουν σε µικροποσά µόνο και δι γλυκερίδια. Τρία ή περισσότερα λιπαρά οξέα συνδέονται µε ένα µόριο γλυκερίνης µε εστερικούς δεσµούς. Αναλόγως των κλιµατολογικών και εδαφολογικών συνθηκών, πολλές χώρες εξετάζουν τα διαφορετικής προέλευσης φυτικά έλαια τα οποία θα µπορούσαν να υποκαταστήσουν τα πετρελαϊκά καύσιµα. Η Ελλάδα, βρίσκεται µεταξύ των έντεκα χωρών οι οποίες παράγουν περίπου το 80% της παγκόσµιας παραγωγής φύλλων καπνού. Η παγκόσµια παραγωγή ακατέργαστου καπνού για το έτος 2000 ανέρχεται σε 7.722.327t. (U.S. Dept. of Agriculture, 2001), ενώ η αντίστοιχη παραγωγή στην Ελλάδα εκτιµάται σε 123.704t. (Εθνικός Οργανισµός Καπνού, 2000). Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίµων & Λιπαντικών, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π., Ηρώων Πολυτεχνείου 9, ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥΠΟΛΗ, Αθήνα 157 80 Τηλ. 01077239 fax. 0107723163 email: fzanntua@mail.ntua.gr 1

Οι καπνόσποροι (Εικόνα 1) είναι ένα παραπροϊόν της καλλιέργειας φύλλων καπνού και είναι εγκλεισµένοι σε καψίδια. Οι σπόροι των φύλλων καπνού έχουν ιδιαίτερα µικρές διαστάσεις, αλλά ο αριθµός τους, ανά φυτό, είναι µεγάλος (Chras, D.,1997). Επιπλέον έχουν µεγάλο χρόνο ζωής, είναι ανθεκτικοί σε συνθήκες υψηλής υγρασίας και συνήθεις θερµοκρασίες, έχουν σκληρό περίβληµα, και πρέπει να αποθηκεύονται σε συνθήκες ξηρασίας. Το ενδόσπερµα των σπόρων καπνού περιέχει λεπτά στρώµατα κυττάρων, πλούσια σε έλαιο. Πρόκειται για ένα µη εδώδιµο έλαιο, κυρίως λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε νικοτίνη, του οποίου οι φυσικές και χηµικές ιδιότητες δεν είναι διαθέσιµες στην διεθνή βιβλιογραφία. Στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίµων και Λιπαντικών του Ε.M. Πολυτεχνείου, διερευνώνται οι δυνατότητες υποκατάστασης του πετρελαίου ντήζελ στην Ελλάδα µε διαφορετικά εναλλακτικά καύσιµα. Ο σκοπός της µελέτης αυτής ήταν η εξέταση των ιδιοτήτων του καπνελαίου για την χρήση του ως καύσιµο. Επιπλέον, έγινε σύγκριση µε τις αντίστοιχες ιδιότητες άλλων φυτικών ελαίων, καθώς και µε τις Ελληνικές προδιαγραφές για τα πετρελαϊκά καύσιµα. 2. Το δυναµικό παραγωγής καπνελαίου στην Ελλάδα. Η καλλιέργεια καπνού είναι ένας από τους σηµαντικότερους τοµείς της γεωργικής παραγωγής σε όλη την περιφέρεια της Ελλάδας. Στο διάγραµµα 1 παρουσιάζεται η παραγωγή καπνού, ανά γεωγραφικό διαµέρισµα για το έτος 2001 και στο διάγραµµα 2 φαίνεται η παραγωγή φύλων καπνού σε όλη την επικράτεια της Ελλάδας για τα έτη 1993 εώς 2000 (Εθνικός Οργανισµός Καπνού, 2001). Στον πίνακα 1 παρουσιάζεται µία εκτίµηση του δυναµικού παραγωγής καπνελαίου, ανά γεωγραφικό διαµέρισµα (Εθνικός Οργανισµός Καπνού) στην Ελλάδα, για το έτος 2000. Βάσει των εργαστηριακών δοκιµών, για την παραγωγή καπνελαίου, έγινε παραδοχή ότι οι καπνόσποροι περιέχουν λιπαρές ουσίες σε ποσοστό 38.8% κ.β. (εκχύλιση Soxhlet). Η τιµή είναι σχετική, καθώς η περιεκτικότητα των σπόρων σε έλαιο εξαρτάται από την ποικιλία του φυτού, το οικολογικό περιβάλλον και τις καλλιεργητικές συνθήκες. Επιπλέον, επειδή δεν ήταν γνωστή η συνολική εγχώρια παραγωγή των σπόρων καπνού, αλλά µόνο η µέση στρεµµατική απόδοση τους (60 κιλά ανά στρέµµα), έγινε η κατάλληλη αναγωγή για τον υπολογισµό των σπόρων που παράγονται ανά γεωγραφικό διαµέρισµα. Πρέπει όµως να τονιστεί ότι υπάρχουν µεγάλες διακυµάνσεις στην ποσότητα των καπνόσπορων, διότι η απόδοση τους εξαρτάται από την ποικιλία του φυτού και κυρίως τον τρόπο εµφύτευσης (φυτά ανά στρέµµα). Η απόδοση αυτή κυµαίνεται µεταξύ 30 εώς 125 κιλά σπόρων καπνού ανά στρέµµα. Στην Ελλάδα, οι σπόροι του καπνού που χρησιµοποιούνται για σποροπαραγωγή συνήθως προέρχονται από ειδικές φυτείες που έχουν αποκλειστικό στόχο την παραγωγή καπνόσπορων που θα χρησιµοποιηθούν για την επόµενη σοδειά. Ακόµα και στις ελάχιστες περιπτώσεις όπου οι καπνοπαραγωγοί χρησιµοποιούν σπόρους από την προηγούµενη συγκοµιδή, αυτοί αποτελούν µόνο ένα µικρό µέρος της συνολικής παραγωγής. 2

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΑ ΤΕΛΙΚΗΣ ΠΟΣΟΣΤΩΣΗΣ ΚΑΠΝΟΥ ΑΝΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΙΑΜΕΡΙΣΜΑ ΕΣΟ ΕΙΑΣ 2001 21% 10% 1% 12% ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΠΝΩΝ (τόνοι) 135.000 130.000 125.000 120.000 115.000 110.000 2% 4% ιάγραµµα 1 10% 7% 33% ΘΡΑΚΗ ΑΝ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ Κ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ ΘΕΣΣΑΛΙΑ ΗΠΕΙΡΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΠΝΩΝ ΑΝΑ ΕΤΟΣ ' ΕΣΟ ΕΙΑ ΑΝΑΤ.ΣΤ.ΕΛΛΑ Α ΥΤ.ΣΤ.ΕΛΛΑ Α ΠΕΛΛΟΠΟΝΗΣΟΣ 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΙΑΜΕΡΙΣΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΠΝΩΝ ΣΕ ΚΙΛΑ ΘΡΑΚΗ 12.647.713 ΑΝ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ 9.034.537 Κ.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ 40.360.977.ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ 4.745.549 ΘΕΣΣΑΛΙΑ 14.293.7 ΑΝΑΤ.ΣΤ.ΕΛΛΑ Α 12.768.423 ΥΤ.ΣΤ.ΕΛΛΑ Α 26.043.614 ΗΠΕΙΡΟΣ 788.202 ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΣ 3.021.768 ΓΕΝ. ΣΥΝΟΛΟ 123.704.501 Παραγωγή καπνών σε Εσοδεία χιλ.τόνους 1993 130.750 1994 119.590 1995 120.050 1996 121.870 1997 122.960 1998 122.847 1999 124.304 2000 124.000 ιάγραµµα 2 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΙΑΜΕΡΙΣΜΑ ΕΚΤΑΣΗ ΣΥΜΒΑΣΕΩΝ (ΣΤΡΕΜΜΑΤΑ) ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΘΕΙΣΑ ΕΚΤΑΣΗ (%) ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟΙ ΚΑΠΝΟΣΠΟΡΟΙ (KG) (60ΚG/ΣΤΡΕΜΜΑ) ΥΝΑΜΙΚΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΠΝΕΛΑΙΟΥ (ΤΟΝΟΙ) ΗΠΕΙΡΟΣ 2.687 0,47 161,22 62,55 ΥΤ. ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ 29.285 5,15 1757,10 681,76 ΣΤΕΡΕΑ ΕΛΛΑ Α 38.429 6,76 2305,74 894,63 ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΣ 9.091 1,60 545,46 211,64 ΥΤ.ΕΛΛΑ Α 97.821 17,20 5869,26 2277,27 ΘΕΣΣΑΛΙΑ 53.208 9,36 3192,48 1238,68 ΚΕΝΤΡ. ΜΑΚΕ ΟΝΙ 221.221 38,90 13273,26 5150,03 ΑΝ. ΜΑΚΕ.ΘΡΑΚΗ 117.015 20,57 7020,90 2724,11 ΣΥΝΟΛΟ ΧΩΡΑΣ 568.757 100 34125,42 13240,67 Πίνακας 1 3. Πειραµατικό µέρος Αποτελέσµατα 3.1. Περιεκτικότητα του καπνόσπορου σε έλαιο µε εκχύλιση Η απόδοση του καπνόσπορου σε έλαιο, επί ξηράς βάσης, κυµάνθηκε µεταξύ 36.2% εώς 41.4% κ.β µε εκχύλιση µε διάταξη Soxhlet, και στο 33.4% κ.β µε εκχύλιση µε συσκευή Soxtec. Αυτές οι τιµές καταδεικνύουν ότι ο σπόρος του καπνού είναι πλούσιος σε έλαιο. 3.2. Σύσταση του καπνελαίου σε λιπαρά οξέα Τα λιπαρά οξέα του καπνελαίου προσδιορίστηκαν σε αέριο χρωµατογράφο Hewlett Packard 5890 σειρά II, µε ανιχνευτή FID και στήλη Supelco SP2340 (µήκος 60 µέτρα, εσωτερική 3

διάµετρος 0.25mm και πάχος του φιλµ ήταν 0.20µ) µε χρήση του εξωτερικού προτύπου larodan 9055. Η συνολική σύσταση σε κορεσµένα και ακόρεστα λιπαρά οξέα ήταν 14.8% και 85.2% αντίστοιχα (Πίνακας 2). Το Λινελαϊκό (:2) και το Ελαϊκό (:1) είναι τα δύο ακόρεστα λιπαρά οξέα µε τη µεγαλύτερη περιεκτικότητα (69.49% και 14.54% αντίστοιχα). Μολονότι στην φύση υπάρχουν οξέα (λιπαρά) µε άρτιο αριθµό ατόµων άνθρακα, το καπνέλαιο περιέχει µικρή ποσότητα εκαεπτανικού (17:0) και εκαεπτενικού (17:1) οξέος (0.10% και 0.05% αντίστοιχα). 3.3. Φυσικοχηµικές ιδιότητες του καπνελαίου Στον πίνακα 3 παρουσιάζονται οι φυσικοχηµικές ιδιοτήτες του καπνελαίου (εκχύλιση µε διάταξη Soxhlet) και άλλων φυτικών ελαίων που χρησιµοποιούνται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντήζελ (Srivastana et al., 1999) για σύγκριση. Στον ίδιο πίνακα παρουσιάζονται και οι προδιαγραφές για το πετρέλαιο κίνησης (Στούρνας, Σ., 2001). 3.3.1. Πυκνότητα Η πυκνότητα του καπνελαίου µετρήθηκε βάσει της πρότυπης µεθόδου ASTM D405291 µε µία αυτόµατη συσκευή AntonPaar DMA 48. και βρέθηκε 0.9175 kg/l. Η τιµή αυτή είναι παρόµοια µε τις αντίστοιχες τιµές των υπολοίπων φυτικών ελαίων που παρουσιάζονται στον πίνακα 2 είναι όµως υψηλότερη από τους Ευρωπαϊκούς κανονισµούς πετρελαϊκών καυσίµων (όρια πυκνότητας µεταξύ 0.8200.845 kg/l). 3.3.2. Αριθµός Ιωδίου Ο αριθµός ιωδίου µετρήθηκε µε την πρότυπη µέθοδο AOCS CD125 1993 και είναι ένα µέτρο του βαθµού ακορεστότητας ενός υγρού καυσίµου. Είναι η ποσότητα Ιωδίου που απαιτείται, για την σταθεροποίηση των ακόρεστων δεσµών, ανά 100gr ελαίου. Ο αριθµός ιωδίου των περισσότερων φυτικών ελαίων είναι µεταξύ των τιµών από 105 εώς 130. Για το καπνέλαιο βρέθηκε µεγαλύτερη τιµή (Α.Ι.=135) από τις τιµές των υπόλοιπων ελαίων αλλά και από το ανώτερο όριο που έχει τεθεί από τους κανονισµούς της Ευρωπαϊκής ένωσης (µέγιστος Α.Ι.=120). Αυτό ήταν αναµενόµενο, οφείλεται στον υψηλό βαθµό ακορεστότητας του καπνελαίου και σχετίζεται µε τον σχηµατισµό καταλοίπων στον κινητήρα αλλά και µε την σταθερότητα σε συνθήκες αποθήκευσης ενός καυσίµου. 3.3.3. Αριθµός Σαπωνοποίησης Ο αριθµός σαπωνοποίησης του καπνελαίου προσδιορίστηκε µε την πρότυπη µέθοδο AOCS CD325 1993 και είναι η ποσότητα (mg) καυστικού καλίου που απαιτείται για την σαπωνοποίηση ενός γραµµαρίου ελαίου. Ο αριθµός σαπωνοποίησης του καπνελαίου (193 mg KOH/gr) είναι µέσα στο πεδίο τιµών που έχουν όλα τα φυτικά έλαια και ανακλά το µέσο µήκος της ανθρακικής αλυσίδας, που έχουν τα λιπαρά οξέα. 3.3.4. Ενεργειακό περιεχόµενο 1) Πειραµατικά: Η ανώτερη θερµογόνος δύναµη (ΑΘ ή HHV) του καπνελαίου µετρήθηκε µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D201585 σε αδιαβατικό θερµιδόµετρο. 2) Υπολογιστικά: Η ανώτερη θερµογόνος δύναµη του καπνελαίου υπολογίστηκε µέσω της εξίσωσης Demirbas A. (1997): HHV=49,43[0,041(SV)+0,015(IV)] όπου: SV: αριθµός σαπωνοποίησης IV: αριθµός ιωδίου Ο συντελεστής συσχέτισης αυτής της εξίσωσης είναι 0.9999 και η µέση διαφορά µεταξύ πειραµατικά και θεωρητικά υπολογιζόµενης τιµής της ανώτερης θερµογόνου δύναµης είναι µόνο 0.0067%. Η ανώτερη θερµογόνος δύναµη του καπνελαίου, η οποία υπολογίστηκε από την εξίσωση Demirbas εµφανίζει µία απόκλιση 0.032% από την πειραµατική τιµή. Το ενεργειακό περιεχόµενο βρέθηκε 39.4 MJ/kg και είναι παρόµοιο µε την τιµή των υπολοίπων φυτικών ελαίων και είναι περίπου 12% χαµηλότερη από την τιµή του πετρελαίου κίνησης. 4

3.3.5. Σηµείο θόλωσης Το σηµείο θόλωσης, η θερµοκρασία στην οποία ένα έλαιο εµφανίζει θόλωµα, όταν ψύχεται υπό καθορισµένες συνθήκες, προσδιορίστηκε µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D250091. Το καπνέλαιο έχει το χαµηλότερο σηµείο θόλωσης ( 7.8 o C) από τα υπόλοιπα φυτικά έλαια 3.3.6. Σηµείο ροής Το σηµείο ροής, η κατώτατη θερµοκρασία στην οποία ένα έλαιο εξακολουθεί να ρέει όταν ψύχεται υπό καθορισµένες συνθήκες, προσδιορίστηκε µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D97 93. Το σηµείο ροής του καπνελαίου είναι 14.0 o C. Σ αυτή τη θερµοκρασία, το καύσιµο δεν είναι πλέον αντλήσιµο. Η τιµή αυτή βρίσκεται µεταξύ 12 εώς 31 o C, που αναφέρεται (Goering et al.) για τα φυτικά έλαια. 3.3.7. Σηµείο ανάφλεξης Το σηµείο ανάφλεξης, η χαµηλότερη θερµοκρασία στην οποία αναφλέγονται οι ατµοί ενός καυσίµου µε προσαγωγή φλόγας, προσδιορίστηκε µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D9394 σε κλειστό δοχείο PenskyMartens. Όλα τα φυτικά έλαια έχουν σχετικά υψηλά σηµεία ανάφλεξης, οπότε µπορούν να θεωρηθούν ασφαλή καύσιµα υπό φυσιολογικές συνθήκες. Συγκρινόµενο µε τα άλλα φυτικά έλαια, το καπνέλαιο έχει το χαµηλότερο σηµείο ανάφλεξης (220 o C) αλλά η τιµή αυτή είναι αρκετά υψηλότερη από του πετρελαίου κίνησης. 3.3.8. Αριθµός Κετανίου Ο αριθµός κετανίου (Α.Κ) είναι το µέτρο της ποιότητας ανάφλεξης ενός καυσίµου και πραγµατοποιείται µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D613. Λόγω της µικρής διαθέσιµης ποσότητας του καπνελαίου, αλλά και του υψηλού κόστους της δοκιµής, έγινε υπολογιστικά µε χρήση της εξίσωσης Goering et al. (1982) που βασίζεται σε ιδιότητες των καυσίµων αλλά και στη χηµεία των ελαίων και χρησιµοποιεί παραµέτρους όπως είναι το µοριακό βάρος, η δοµή και η πτητικότητα: CN=,53 + 1,371. (WACL) 1,738. (WADB) 2 όπου: CN: υπολογιζόµενος αριθµός κετανίου WACL: σταθµισµένος µέσος αριθµός ατόµων άνθρακα στις αλυσίδες των λιπαρών οξέων WADB: σταθµισµένος µέσος αριθµός διπλών δεσµών στις αλυσίδες των λιπαρών οξέων Ο αριθµός κετανίου, για το καπνέλαιο υπολογίστηκε στο 38.7 και είναι εντός του εύρους τιµών που έχουν τα υπόλοιπα φυτικά έλαια. Ο αριθµός κετανίου των φυτικών ελαίων αυξάνει µε την µετεστεροποίηση των τριγλυκεριδίων και έτσι µπορεί να ξεπεράσει το minimum CN=51 που είναι η Ευρωπαϊκή προδιαγραφή για το πετρέλαιο κίνησης. 3.3.9. Κινηµατικό ιξώδες Το κινηµατικό ιξώδες του καπνελαίου, στους 40 o C µετρήθηκε σύµφωνα µε την πρότυπη µέθοδο ASTM D44 (IP 71) µε ιξωδόµετρο αντιστρόφου ροής No 4. Είναι µία από τις σηµαντικότερες ιδιότητες ενός καυσίµου, επηρεάζει την ροή του µέσα από σωλήνες, ακροφύσια και διαφράγµατα, αλλά και τον ψεκασµό του καυσίµου στον κύλινδρο. Το κινηµατικό ιξώδες των φυτικών ελαίων τα οποία χρησιµοποιούνται για την παρασκευή βιοντήζελ, είναι 30 40 cst στους 40 o C. Το καπνέλαιο έχει το χαµηλότερο ιξώδες (27.7 cst) συγκριτικά µε τα υπόλοιπα έλαια. Η µετεστεροποίηση, η πυρόλυση ή η διάλυση, µειώνουν το ιξώδες και βελτιώνουν τη συµπεριφορά σε κινητήρα ντήζελ (προδιαγραφή 4.5 cst). 3.3.10. Περιεχόµενο θείο Η περιεκτικότητα του καπνελαίου σε θείο προσδιορίστηκε µέσω του αναλυτή θείου ANTEK 9000S, βάσει της πρότυπης µεθόδου ASTM D545393 και είναι µικρότερη από 350ppm (προδιαγραφή για το ελληνικό πετρέλαιο κίνησης) όπως και όλων των άλλων φυτικών ελαίων. 5

3.3.11. Τέφρα %κβ Το περιεχόµενο τέφρας του καπνελαίου προσδιορίστηκε µε τροποποίηση της µεθόδου ASTM D48291 και ήταν µικρότερο από 0.004gr/50gr επί ξηρής βάσης (προδιαγραφή <0.01% κ.β.). 4. Αξιολόγηση Αποτελεσµάτων Συµπεράσµατα (1) Ό σπόρος του καπνού βρέθηκε ιδιαίτερα πλούσιος σε έλαιο. (2) Οι φυσικές, χηµικές και θερµικές ιδιότητες του καπνελαίου ως καύσιµο, που παρουσιάζονται στην παρούσα µελέτη, βρίσκονται στα ίδια επίπεδα µε τις αντίστοιχες ιδιότητες των άλλων φυτικών ελαίων. (3) Η υψηλή τιµή του ιξώδους του καπνελαίου καθιστά απαγορευτική την απευθείας χρήση του ως εναλλακτικό καύσιµο σε κινητήρες ντήζελ. Μπορεί όµως να χρησιµοποιηθεί είτε σε µείγµατα µε πετρέλαιο κίνησης, ή έπειτα από µετατροπή του σε βιοντήζελ (καταλυτική µετεστεροποίηση των τριγλυκεριδίων του µε αλκοόλες πχ. Μεθανόλη ή αιθανόλη προς µονοαλκυλικούς εστέρες). (4) Από την κατεργασία του καπνόσπορου για την παραγωγή φυτικού ελαίου παραλαµβάνεται και ένα χρήσιµο υποπροϊόν, η καπνόπιτα (ή πλακούντας). Τέτοιου είδους προϊόντα είναι πλούσια σε πρωτεϊνες και µπορούν να διατεθούν στην αγορά για ζωοτροφές ύστερα από κατεργασία (εκχύλιση µε διαλύτες) για την αποµάκρυνση των υπολειµµάτων νικοτίνης. Επίσης, ο πλακούντας θα µπορούσε να αξιοποιηθεί ως λίπασµα ή ως στερεό καύσιµο στις µονάδες παραγωγής βιοντήζελ. (5) Η αξιοποίηση του καπνόσπορου για την παραγωγή καπνελαίου ή βιοντήζελ από καπνέλαιο, θα µπορούσε να αποτελέσει µία ελκυστική, εναλλακτική εφαρµογή των υπαρχουσών καλλιεργειών καπνού για νέες αγορές στην Ελλάδα. (6) Η εκµετάλλευση της βιόµαζας, που προέρχεται από τους καλλιεργήσιµες φυτείες καπνού, θα µπορούσε να αποτελέσει µοχλό ενίσχυσης της αγροτικής περιφέρειας, µε στόχο την τοπική και περιφερειακή ανάπτυξη, αλλά και αναζωογόνηση πολλών καπνοπαραγωγικών περιοχών της Ελλάδας, οι οποίες βρίσκονται σε φθίνουσα οικονοµική και κοινωνική πορεία. Ευχαριστίες Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν τον γεωπόνο και πρόεδρο του Εθνικού Οργανισµού Καπνού, κ. Φ. ιβάνη, για τις πολύτιµες πληροφορίες του σχετικά µε την καλλιέργεια του καπνού στην Ελλάδα, καθώς επίσης και τα µέλη του εργαστηρίου διατροφής και ιχθυοπαθολογίας, του Εθνικού Κέντρου Θαλασσίων Ερευνών, για την συνεργασία τους κατά την πραγµατοποίηση της εκχύλισης µε τη συσκευή Soxtec. 5. Βιβλιογραφία 1. World unmanufactured tobacco production. World Agricultural Production, No 12, 1995, pp. 4146. 2. Association of Official Analytical Chemists (AOAC), Section C: Commercial Fats and Oils, American Oil Chemists Society (AOCS) official methods Cd 125 for Iodine Value, Ac 344 for oil content, Cd 325 for Saponification Value, Washington 2000. 3. ASTM, Standard test method for gross calorific value of coal and coke by the adiabatic bomb calorimeter. Designation: D201585, Standard test method for ash from petroleum products. Designation: D48291. Standard test method for cloud point of petroleum products. Designation: D250091. Standard test method for density and relative density of liquids by digital density meter. Designation: D405291. Standard test method for determination of total sulfur in light hydrocarbons, motor fuels and oils by ultraviolet fluoroscence. Designation: D545393. Standard test method for flash 6

point by PenskyMartens closed cup tester. Designation: D9394, Standard test method for pour point of petroleum products. Designation: D9793. ASTM, Philadelphia, PA. 4. Chras, D., 1997. Greek tobacco market: preparing for the future. TobaccoInternational, 199:1, pp. 4042. 5. Demirbas, A., 1997. Fuel properties and calculation of higher heating values of vegetable oils. Fuel Vol. 77, No. 9/10, pp. 11171120. 6. Goering, E., Schwab, W., Daugherty, J., Pryde, H., Heakin, J., 1982. Fuel properties of eleven vegetable oils. Trans. ASAE, 25: pp. 14721483. 7. Srivastana, A., Prased, R., 1999. Triglycerides based diesel fuels. Renewable & Sustainable Energy reviews 4, pp. 115119. 8. United States Department of Agriculture, 2001. Tobacco: World Markets and Trade, Available from: http://ffas.usda.gov/tobacco/circular/2001/0106/ index.htm. 9. Παπαγεωργίου, B., Ζλατάνος, Σ., Μελλιδης, A., 1996. Εργαστηριακές τεχνικές οργανικής χηµείας. Εκδόσεις Παρατηρητης, σελ. 5768. 10. Στούρνας, Σ., Λόης, E., Ζαννίκος, Φ., 2001. Τεχνολογία καυσίµων και λιπαντικών. Εκδόσεις Ε.Μ.Π., σελ.101. 11. Στούρνας, Σ., Λόης, E., Ζαννίκος, Φ., 2000. Εργαστηριακές τεχνικές τεχνολογίας καυσίµων και λιπαντικών. Εκδόσεις Ε.Μ.Π., σελ.101108. 12. Θωµόπουλος, Χρ., 1986. Επιστήµη και τεχνική των τροφίµων. Εκδόσεις Ε.Μ.Π., σελ. 5768. 13. Εθνικός Οργανισµός Καπνού, Κεντρική Υπηρεσία, Πίνακας τελικών στοιχείων ελέγχου εκτάσεων εσοδείας 2000, Καν.(ΕΟΚ) 2848/98. 14. Εθνικός Οργανισµός Καπνού, Κεντρική Υπηρεσία, Στατιστικά Ε τελικής ποσόστωσης ανά νοµό και ποικιλία εσοδείας 2001. Εικόνα 1: Σπόροι καπνού 7

Πίνακας 2: Σύσταση του καπνελαίου σε λιπαρά οξέα Αριθµός ατ. άνθρακα 8 10 12 14 16 16 17 17 20 20 22 22 24 Λιπαρά οξέα Καπρυλικό [καρβοξυλικό οξυ C8] Καπρικό [καρβοξυλικό οξυ C10] Λαουρικό [καρβοξυλικό οξυ C12] Μυριστικό [καρβοξυλικό οξυ C14] Παλµιτικό [καρβοξυλικό οξυ C16] Παλµιτελαϊκό [cis9 εκαεξανικό οξύ] εκαεπτανικό [καρβοξυλικό οξυ C17] εκαεπτενικό [cis9 εκαεπτενικό οξύ] Στεαρικό [καρβοξυλικό οξυ C] Ελαϊκό [cis9 εκαοκτενικό οξύ] Λινελαϊκό [cis,cis9,12 εκαοκταδιενοϊκό οξύ] Λινολενικό [cis,cis,cis9,12,15 εκαοκτατριενοϊκό οξύ] Ελαϊδικό [trans9 εκαοκτενικό οξύ] C:2 [trans,trans9,12 εκαοκταδιενοϊκό οξύ] C:3 [trans,trans,trans9,12,15 εκαοκτατριενοϊκό οξύ] Εικοσανοϊκό [καρβοξυλικό οξυ C20] Εικοσενοϊκό [cis10εικοσενοϊκό οξύ] Βεχενικό [καρβοξυλικό οξυ C22] Ερουκικό [cis13 οκοσανοϊκό οξύ] Λιγνοκηρικό [καρβοξυλικό οξυ C24] Χηµική δοµή CH3(CH2)6COOH CH3(CH2)8COOH CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)15COOH CH3(CH2)6CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH CH3(CH2)COOH CH3(CH2)8CH=CH(CH2)8COOH CH3(CH2)20COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH CH3(CH2)22COOH % κ.β < 0.01 < 0.01 < 0.01 0.09 10.96 0.20 0.10 0.05 3.34 14.54 69.49 0.69 0.02 0.04 0.03 0.25 0.13 0.12 < 0.01 0.04 8

Φυτικό Έλαιο Corn Cottonseed Peanut Rapeseed Sesame Soya bean Sunflower Tobacco oil European requirements (automotive diesel fuel) Κινηµατικ ο Ιξώδες @40 o C (mm 2 /s) 34.9 33.5 39.6 37.0 35.5 32.6 33.9 27.7 2 4.5 Αριθµός Κετανίου 37.6 41.8 41.8 37.6 40.2 37.9 37.1 38.7 51 (min) Ενεργειακό Περιεχόµεν ο MJ/kg 39.5 39.5 39.8 39.7 39.3 39.6 39.6 39.4 Σηµείο Θόλωσης o C 1.1 1.7 12.8 3.9 3.9 3.9 7.2 7.8 Σηµείο Ροής o C 40.0 15.0 6.7 31.7 9.4 12.2 15.0 14.0 Σηµείο Ανάφλεξης o C 277 234 271 246 260 254 274 220 56 (min) Πυκνότητα kg/l 0.9095 0.9148 0.9026 0.9115 0.9133 0.9138 0.9161 0.9175 0.820 0.845 Θείο % κ.β. 0.006 0.035 (max) Αριθµός Σαπωνοποίηση ς (mg KOH/gr) 7195 9198 7196 1681 7195 9195 8194 193 Αριθµός Ιωδίου 122.6 105.7 130.0 106.6 112.5 125.5 135.0 120 Τέφρα % 0.01 0.01 0.005 0.054 < < < 0.008 0.01 (max) Πίνακας 3. Ιδιότητες του καπνελαίου και άλλων φυτικών ελαίων Ελληνικές προδιαγραφές Ντήζελ Κίνησης 9