Украина покрывает свои потребности в топливно-энергетических ресурсах лишь на 53 % (импортирует 75 % природного газа и 85 % сырой нефти и нефтепродуктов) [1]. Зависимость от импорта нефтепродуктов, цены на которые неумолимо растут, а также значительное ухудшение экологической ситуации стимулируют интенсивный поиск альтернативных источников энергии. Среди них биодизельное топливо (биодизель, МЭРМ, РМЭ, RME, FAME, EMAG, бионафта и др.) — экологически чистое топливо, получаемое из жиров растительного и животного происхождения и используемое для замены нефтяного дизельного топлива (ДТ).

Биодизель представляет собой смесь метиловых (этиловых) эфиров насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. В процессе реакции переэтерификации масла жиры вступают в реакцию с метиловым (этиловым) спиртом в присутствии катализатора (щелочи), в результате образуются сложные эфиры, а также глицероловая фаза (56 % глицерина, 4 % метанола, 13 % жирных кислот, 8 % воды, 9 % неорганических солей, 10 % эфиров). Для получения 1000 кг (1136 л) биодизеля [2] необходимо 50 кВт тепло- и 25 кВт электроэнергии, 1040 кг (1143 л) рапсового масла, 144 кг (114 л) 99,8 %-го метанола, 19 кг гидрооксида калия (88 % КОН), 6 кг вспомогательного фильтрующего материала, 105 кг воды. При этом кроме биодизеля получается около 200 кг сырого глицерина и 117 кг воды после очистки биодизеля. Биодизель может использоваться в дизелях вихре- и предкамерных, а также с непосредственным впрыском как самостоятельно (в адаптированных двигателях), так и в смеси с ДТ без изменений в конструкции двигателя.

К составляющим сырьевой базы для производства биодизеля в Украине можно отнести масла из семян растений, "мультисырье" мясокомбинатов (жиры животных), фритюрный жир и др. Принимая во внимание европейский опыт, производство биодизеля можно организовать на установках мощностью 300—3000 т/год (для фермеров), 10000—30000 т/год (региональные заводы), 50 тыс. — 1 млн. т/год (заводы государственного значения).

В соответствии с "Программой развития производства биодизельного топлива на период до 2010 г." Украина должна производить и потреблять в 2010 г. более 520 тыс. т биодизельного топлива. Для этого нужно довести валовый сбор семян рапса до 1,7—1,8 млн т. При урожайности рапса в среднем 20 ц/га необходимо засеять 0,85—0,9 млн га пашни, что составляет около 3 % общей площади пахотных земель. Замена части ДТ на биодизельное обеспечит с.-х. технику бинарным биотопливом рационального состава: 30 % биодизеля + 70 % ДТ. Выполнение требований [2], предъявляемых к исходным семенам рапса и рапсовому маслу, позволит получить биодизель, соответствующий Европейскому стандарту EN 14214:2003.

Рассмотрим влияние некоторых физико-химических показателей биодизеля на параметры и эколого-экс-плуатационные характеристики дизеля. Повышение по сравнению с ДТ плотности на 10 % и кинематической вязкости в 1,5 раза способствует увеличению на 14 % дальнобойности топливного факела и возрастанию диаметра капель распыленного топлива, что может привести к улучшению попадания биодизеля на стенки камеры сгорания и гильзы цилиндра. Меньший коэффициент сжимаемости биодизеля обеспечивает увеличение угла опережения впрыскивания топлива и максимального давления в форсунке. Высокое цетановое число (51 и более) способствует сокращению периода задержки воспламенения и менее "жесткой" работе дизеля. Повышенная температура вспышки в закрытом тигле (120 °С и более) обеспечивает высокую пожаробезопасность.

Наличие в молекуле метилового эфира кислорода (-10 %) позволяет интенсифицировать процесс сгорания и обеспечить более высокую температуру в цилиндре дизеля, что, с одной стороны, способствует повышению индикаторного и эффективного КПД двигателя, а с другой — приводит к увеличению оксида азота NOX в отработавших газах. Меньшая доля углерода (-77 %) в молекуле биодизеля приводит к уменьшению на 13—15 % его низшей теплоты сгорания и повышению часового и удельного эффективного расхода топлива.

Для сохранения номинальных параметров двигателя при переводе на биодизель требуется регулировка топливной аппаратуры на увеличение цикловой подачи топлива. Применение биодизельного топлива позволяет снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Для дизелей с вихревой камерой (предкамерой) и непосредственным впрыскиванием снижение составляет: СО - 12 (10) %, С„Нт - 35 (10) %, РМ (твердые частицы) — 36 (24) %, сажа — 50 (52) %. Некоторое увеличение выбросов NOX можно компенсировать уменьшением действительного угла опережения впрыскивания топлива, рециркуляцией отработавших газов, подачей воды на впуске.

При эксплуатации дизелей на биодизельном топливе необходимо перед началом работы промыть фильтры грубой и тонкой очистки топлива. Из-за повышенной агрессивности последнего требуется сменить топливные шланги и прокладки на устойчивые к биотопливу, а также тщательно удалить попавшее на лакокрасочные покрытия топливо. В некоторых случаях требуется более частая смена моторного масла из-за возможного разжижения попадающим в него биодизелем. Возможно некоторое увеличение шума и дымности при холодном пуске. При пониженных температурах требуется применение депрессорных присадок. Необходимо контролировать содержание воды в биодизеле (из-за его большой гигроскопичности), чтобы избежать опасности развития микроорганизмов, образования перекисей и коррозионного воздействия воды, в том числе и на элементы топливной аппаратуры.

Производство и применение биодизеля в Украине позволит решить эколого-энергетические проблемы.

Список литературы

1. Кобец Н. Перспективы производства и переработки семян рапса в Украине // Сб. докл. ГУ Междунар. конф. "Масложировая промышленность—2005", 15—16 ноября 2005 г., Киев.

2. Инструкция по получению биодизеля. Фирма Симбрия СКЕТ, Германия // Масложировая промышленность. — 2005, № 5.