Biyodizel, uzun zincirli alkil esterlerden oluşan bitkisel yağ veya hayvansal yağ bazlı dizel yakıttır. Genelde, yağ asidi esterleri üreten alkol ile lipidlerin kimyasal reaksiyonu sonucu oluşur. Petrol dizel yakıtı ile herhangi bir karışımda kullanılabilir ve bunun dışında petrol dizeli gibi, petrol dizeli ile çalışan sıkıştırmalı ateşlemeli motorlara yakıt sağlamak için kullanılır. Biyodizelin azaltılmış emisyonlar, daha fazla enerji bağımsızlığı, azalan küresel ısınma etkileri ve tarım üzerinde olumlu bir etki açısından önemli çevresel faydaları olup olmadığı her zaman tartışılmıştır. Görünüşe göre, olup olmadığı çok fazla nereden geldiğine bağlı.
Biyodizel yakıtlar, kükürt bakımından zengin değildir ancak diğer düşük kükürtlü dizel yakıtlardan çok daha yüksek bir setan oranına sahiptir. Biyodizel ilavesi, yakıt sistemlerindeki aşınmayı azaltır ve yakıt enjeksiyon ekipmanının verimliliğini ve ömrünü uzatır. Bununla birlikte, biyodizelin enerji yoğunluğundaki farklılıklar da yapısında kullanılan hammaddeye bağlıdır. Peki, biyodizel yakıt ne demektir? Nasıl üretilir ve elde edilir? Yöntemleri ve kullanım alanları nedir? Hepsini sizler için makalemizde bir araya getirdik.
İçindekiler
Biyodizel Üretim Teknolojileri
Biyodizel, atık yağlardan, hayvansal yağlardan veya bitkisel yağlardan üretilebilir. Biyodizel üretiminde kullanılan hammaddeden fosfolipidler ve su, transesterifikasyon işlemi sırasında trigliseridlerin hidrolize olmasına neden oldukları için önce uzaklaştırılırlar.
Temizlenmiş hammadde numunesi, bitkisel yağ numunesinde bulunan serbest yağ asitlerinin konsantrasyonunu belirlemek için standartlaştırılmış bir baz solüsyonu ile titre edilir. Bu asitler daha sonra, yağın baz katalizli transesterifıkasyonunu, yağın doğrudan asitle katalize edilmiş transesterifıkasyonunu ve yağın yağ asitlerine ve ardından biyodizele dönüştürülmesini içeren üç temel yoldan biyodizele esterlenir.
Bununla birlikte, baz katalizli transesterifikasyon, yalnızca düşük sıcaklıklar ve basınçlar gerektiren ve %98’lik bir dönüşüm verimi üreten en ekonomik işlemdir.
Besleme stoğu yüksek asit içeriğine sahipse, biyodizel ve gliserin üretmek için yağ asitleriyle alkolle reaksiyona girmek için asitle katalize edilmiş transesterifikasyon kullanılabilir. Kullanılan ultrasonik reaktörler, süper kritik reaktörler ve sabit yataklı reaktörler gibi diğer yöntemler, kimyasal katalizör ihtiyacını ortadan kaldırır.
Artıklar ise alkol damıtma veya ani buharlaştırma işlemiyle uzaklaştırılır. Gliserin yan ürünü, kullanılmamış katalizör ve bir asit ile nötralize edilmiş sabunları içeriğinde bulundurur. Daha karmaşık işlemlerde, gliserin yüksek saflıkta damıtılabilir. Biyodizeli gliserinden ayırdıktan sonra, katalizör veya sabunları uzaklaştırmak için ılık su kullanılarak biyodizel saflaştırılır, kurutulur ve depolanır. Bitmiş biyodizel daha sonra ticari bir yakıt olarak kullanılmadan önce analiz edilir.
Biyodizelin Faydaları ve Avantajları
Son çalışmalar biyodizelin karbon açısından nötr olduğu iddiasına karşı çıksa da, biyodizeller biyolojik olarak parçalanabilir, yani bakteriler gibi doğal ajanlar nedeniyle parçalanabilir. Biyodizel, geleneksel dizel yakıttan dört kat daha hızlı bozulur. Bundan ötürü temizliği çok daha kolaydır.
Ek olarak, bir ülkenin ithal petrole bağımlılığını azaltarak enerji güvenliğini artırır ve cari açığın kapanmasına katkıda bulunur. Bunun haricinde biyodizeller, motorun kayganlığına da katkıda bulunur, motorda bulunan ve tıkanabilecek tortuları gevşeten çözücü görevi görür. Saf biyodizeller herhangi bir tortu bırakmadığı için motor ömrünü uzatır.
Biyodizelin aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç önemli faydası daha vardır:
- Atık yağlardan üretilirse veya gıda hammaddesi olmadan üretilirse çevre dostudur
- Geleneksel dizele göre daha güvenlidir
- Toksik (zehirli) değildir
- Geleneksel dizele göre daha yüksek yanma noktasına sahiptir, yani daha zor alev alır.
Kullanım Alanları
Aşağıdakiler, biyodizelin başlıca kullanım ve uygulama alanlarından bazılarıdır:
- Araçlar: Biyodizel, karayolu araçlarında ve ayrıca arazi inşaatı, tarım makineleri ve madencilik gibi alanlarda yakıt olarak kullanılabilir. Hibrit elektrikli araçlarda da sık sık tercih edilir.
- Tarımsal maddeler: Biyodizel, biyolojik olarak parçalanabilir ve toksik olmadığı için tarımsal spreylerde gübre ve pestisitler için taşıyıcı olarak kullanılır.
- Kazan yakıtı: Yükselen doğal gaz fiyatları ile birlikte biyodizel, brülör (kazanlarda kullanılan bir cihaz) dizisi için gerekli küçük modifikasyonlara alternatif olarak kullanılabilir.
- Yağlama maddeleri / katkı maddeleri: Doğal biyodizel, suyun petrol yağlayıcı maddelerle kirlenmesinin sorun yaratabileceği denizcilik uygulamalarında bir yağlama maddesi / arttırıcı olarak kullanılabilir. Düşük kükürt seviyesi nedeniyle kayganlık sağlayan bir bileşen olarak da kullanılabilir.
- Yakıt katkı maddesi: Pompaları, enjektörleri ve benzer bileşenleri temiz tutmak için dizel yakıt katkısı olarak kullanılabilir.
- Güç üretimi: Biyodizel jeneratörler, elektrik kesintisinde tercih edilen jeneratörlerden biridir. Ayrıca, biyodizel jeneratörlerin yağsız kalması gibi bir sorun da olmayacağından motorun ömrünü uzatması da bir diğer faydasıdır.
Biyodizelin Çevresel Etkileri
Karbondioksit, başlıca sera gazlarından biridir. Biyodizelin yakılması sıradan fosil yakıtlara benzer karbondioksit emisyonları oluştursa da, üretimi için kullanılan bitki hammaddesi büyüdüğünde atmosferden karbondioksiti emer. Yine de, gıda üreten arazinin biyodizel için uygun ekime dönüştürülmesinin istenmeyen sonuçları olabilir.
Kullanılmış kızartma yağı veya diğer atık yağlardan üretilen biyodizelin CO2 (karbondioksit) emisyonlarını %85’e varan oranda azalttığı tahmin ediliyor. Ayrıca biyodizel, düşük kükürtlü dizele kıyasla partikül filtreli araçlardan doğrudan partikül, katı yanma ürünleri emisyonunu %20’ye kadar azaltabilir.
Yakıt ve gıda tartışmalarından algler, yüksek enerji içeriği, dönüm başına enerji verimi, hızlı büyüme ve değişen kalitede suda büyüme yeteneği nedeniyle gelecekteki biyoyakıtlar için umut verici bir hammadde olarak ortaya çıktı. Alglerin teorik potansiyeli oldukça dikkat çekiyor. ABD Enerji Bakanlığı’na (DOE) göre, algler dönüm başına soya fasulyesinden veya karada yağ üreten diğer herhangi bir mahsulden 100 kat daha fazla yağ üretebilir. Yüksek enerji içeriği nedeniyle, alglerden elde edilen yağ, biyodizel, yeşil dizel, jet yakıtı veya etanol olarak rafine edilebilir. Son olarak, alglerin büyümesi için yalnızca suya, güneş ışığına ve CO2’ye ihtiyacı vardır, bunun haricinde oldukça da hızlı büyüyorlar.