در سالهای اخیر عرصه تحولات علمی و فنی جهان و ارتباط آن با انسان و محیط زیست او به گونه ای شگفت انگیز و با چنان سرعتی دگرگون شده که آشنایی با مسائل و اموری که در مسیرها و هدفهای پژوهشی و علمی قرار می گیرد از عوامل موثر و تعیین کننده بشمار می رود. یکی از حوزه هایی که اخیراً در صدر برنامه های اصلاحی دولتها و جوامع گوناگون قرار گرفته، توجه به محیط زیست و چگونگی حفاظت از آن در برابر توسعه های تکنولوژیکی می باشد. در این خصوص، در طبقه بندی طیف وسیعی از آلاینده های محیط زیست، استفاده مداوم از سوختهای فسیلی در تولید انرژی و نیز در وسایل نقلیه، در حمل و نقل های داخلی و بین المللی به سبب آثار غیر قابل انکار آن در تخریب محیط زیست انسان، توجه بسیاری از محققین را بخود جلب نموده است، بطوریکه نتیجه تحقیقات خود را بلادرنگ در اختیار مراجع تصمیم گیرنده و نیز افکار عمومی قرارمی دهند.
شاید هنوز زود باشد که درباره سوخت نهایی اظهار نظر قطعی کرد. لکن مطالعات وسیع در نقاط مختلف جهان دراین مورد راه را کوتاه تر خواهد کرد.به عنوان مثال چین بعنوان یکی از بزرگترین وارد کنندگان و مصرف کنندگان انرژی و به ویژه نفت، وبا توجه به رشد اقتصادی سریع خود،درصدد استفاده از زیست توده ها و بهره گیری از مازاد محصولات کشاورزی برای تهیه و تامین سوخت بخصوص برای خودروها می باشد . دولتهای محلی در برخی از استانهای چین از کشاورزان خواسته اند که از مازاد محصولات خود برای تهیه سوختی موسوم به گازول استفاده کنند که برای مصرف خودروها مناسب است.
گازول در واقع نوعی سوخت است که از ترکیب اتانول و بنزین بدست می آید. مواد اولیّه اتانول نیز از ذرت، سیب زمینی و نیشکر حاصل می شود که با ترکیب و تغییراتی بر روی آنها می توان ماده خام اتانول را تهیه کرد و سپس با ترکیب آن با بنزین، سوخت گازول را تولید نمود. آزمایشهای انجام شده در برخی از استانهای چین در این زمینه ثمر بخش بوده است، بترتیبی که مسئولان استان “خه لونگ جیانگ” بعنوان بزرگترین تولید کننده غله در جهان تصمیم گرفته اند 345 هزار تن از محصولات انبار غله را برای اتانول اختصاص دهند.
بررسی ها نشان داده که این سوخت به کاهش گازهای سمی از جمله منوکسید کربن کمک می نماید. قرار است در ماههای آینده تمام خودروهای استانهای شمال شرق چین از سوخت گازول استفاده کنند.
تحقیقات دامنه داری در سراسر جهان برای جایگزینی سوختهای دیزلی و بنزینی که 90% سوختهای حمل و نقل جاده ای را تشکیل می دهند در جریان است.
آیا سوختهای جانشین بدون توجه به تاثیرات منفی،می توانند مزیتهای قابل توجهی در بر داشته باشد؟ از چه نوع سوختی می توان و می باید در آینده استفاده نمود؟
فراوانی منابع اطلاعات و سوالات بی شماردرباره تولید و مصرف سوخت که همچنان بدون پاسخ باقی مانده، تحقیقات فوق را بیش ازحد پیچیده نموده است.برای سنجش کارآیی و عملکرد سوختها معیارهای متفاوتی وجود داردکه فرآیند ارزیابی رابا مشکلات بیشتری مواجه می سازد.
انتشار گازهای محلی و گلخانه ای،نکات ایمنی،در دسترس بودن ماده اولیه یعنی نفت خام و البته هزینه های مترتب با آن، از جمله موضوعاتی است که می باید مورد توجه قرار گیرد.
تکنولوژی فرآیند سوخت و موتور خودروها درحال تحوّل می باشد. در زمان معاصر، تصمیم ها می باید به ترتیبی اتخاذ شود که برای نسل آینده نیز قابل اجرا باشد. می توان گفت که عملاً هیچ نوع سوخت مطلوب وجود ندارد، بدین معنی که ارزش و انتخاب می باید بطور انتزاعی تشریح و تبیین شود[3].
جوامع امروزی، هزینه و روش قابل ملاحظه ای در تحقیق برای کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای حاصل از ترافیک اختصاص داده اند.اگرچه این مطلب، بحث روز نمی شود و به اصطلاح نقل محافل نمی باشد، لکن آگاهی عمومی از این موضوع و نفوذ آن در جوامع مختلف محرک اصلی برای تحقیق بوده است.
در واقع اثرات منفی ترافیک جاده ای بر محیط زیست و نگرانی در خصوص امنیت انرژی انکارناپذیر می باشد. برای مثال شهرنشینان نسبت به اثرات مهلک گازهای خروجی خودروها آگاهی لازم را داشته و در بسیاری از شهرها گزارش روزانه کیفیت هوا همراه با سایر اخبار به اطلاع عموم رسانده می شود. وسایل ارتباط جمعی،پیشرفت اثرات ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای بر تغییرات آب و هوا را بطور مرتب گزارش می کند. خریداران خودرو، حداقل با نوعی آگاهی در خصوص میزان مصرف سوخت و میزان آلودگی هوا و جایگاه آن در تولید خودرو، به نمایشگاههای خرید و فروش خودرو مراجعه می کنند. دولت نیزبطور فعال با وضع قوانین و مقررات مالیاتی و اجرای سایر سیاست ها، تصمیم گیری در انتخاب سوخت را کنترل و هدایت می نماید. بنابراین، تلاش به منظور توسعه تکنولوژی و تحقیقات پیرامون انتخاب سوخت جدید پاسخی به منافع مهم و غیرقابل تردید اجتماعی می باشد.
بر طبق آمار موجود، در سال 1995 نزدیک به 600 میلیون خودرو (80 درصد شخصی و مابقی اتوبوس و کامیون) در خیابانها و شاهراههای شهرهای جهان تردد داشته اند این تعداد قبل از سال 2010 احتمالاً به رقم یک میلیارد بالغ خواهد شد.
تولید خودرو حتی از انبار کردن آن سریعتر حرکت می کند. در دهه 80، ترافیک جاده ای در کشورهای OEC(Organization for Economic Cooperation and development) نزدیک به 40 درصد افزایش یافت، یعنی هرسال 5/3 درصد که این خود 5/3 برابر سریعتر از توسعه ناوگان خودروها بوده. امروزه بیش از 99درصد از تأمین برای حمل و نقل جاده ای در کشورهای OECD از نفت خام مشتق می شود ( 69 درصد بنزین و 30 درصد دیزل)، درحالیکه مهمترین سوخت های جایگزین شامل LPG( 9/0درصد ) و گاز طبیعی ( 05/0 درصد) از سهم ناچیزی برخوردار می باشند[3].
بنابراین، ترافیک جاده ای تقریباً بطور کامل متکی به خودروهایی با سوخت فسیلی است. آلودگی ناشی از مصرف انرژی فسیلی در سراسر جهان موضوعی شناخته شده می باشد. کیفیت هوا در مکانهای مختلف و اثرات آن بر سلامت جامعه و اسیدی شدن و تأثیرات گازهای گلخانه ای به مشغله فکری دائمی تصمیم گیرندگان تبدیل شده است.
فهرست مطالب :
فصل اول
مقدمه 1
ﺗﺎرﻳﺨﭽﻪ 4
فصل دوم
کلیّات 11
2-1 خودرو و تکنولوژی موتور 13
فصل سوم
3-1 سوختهای گیاهی و چند مورد از سوختهای گیاهی 16
3-1-1 متانول 16
3-1-2 اتانول 17
3-1-3 بیودیزل 19
3-2 هزینه های تولید سوخت 21
3-3 روغن گیاهی خالص به عنوان سوخت دیزل 23
3-3-1 تکنولوژی السبت ELSBETT TECHNOLOGIE 27
فصل چهارم
4-1 بیودیزل 29
4-1-1 درباره بیودیزل 29
4-2 کیفیت و کمیت بیودیزل و منابع اولیه آن 30
4-3 معایب و محاسن بیودیزل 33
4-3-1 ﻣﺰﻳﺖ ﻫﺎی ﺳﻮﺧﺖ ﺑﻴﻮدﻳﺰل 33
4-3-1-1 ﺑﻴﻮدﻳﺰل ﺗﺠﺪﻳﺪ ﭘﺬﻳﺮ اﺳﺖ 34
4-3-1-2 ﺑﻴﻮدﻳﺰل ﻣﻴﺘﻮاﻧﺪ ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﻧﻔﺖ وارداﺗﻲ ﺷﻮد 35
4-3-1-3 دوام ﭘﺬﻳﺮی ﺑﻴﻮدﻳﺰل 35
4-3-1-4 بیودیزل آلودگی را کاهش می دهد 35
4-3-1-5 ﺑﻴﻮدﻳﺰل ﺳﻼﻣﺘﻲ اﻧﺴﺎن را ﺗﻬﺪﻳﺪ ﻧﻤﻲ ﻛﻨﺪ 37
4-3-1-6 ﺑﻴﻮدﻳﺰل ﺳﻤﻲ ﻧﻤﻲ ﺑﺎﺷﺪ 37
4-3-1-7 ﺑﻴﻮدﻳﺰل رواﻧﻜﺎری ﻣﻮﺗﻮر را ﺑﻬﺒﻮد ﻣﻲ ﺑﺨﺸﺪ 37
4-3-1-8 آﺳﺎﻧﻲ ﻣﺼﺮف ﺑﻴﻮدﻳﺰل 38
4-3-1-9 ﺗﻮازن اﻧﺮژی ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﻴﻮدﻳﺰل ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ اﺗﺎﻧﻮل و ﭘﺘﺮودﻳﺰل 38
4-3-1-10 اﻗﺘﺼﺎد ﺗﻮﻟﻴﺪ و اﺳﺘﻔﺎه از ﺑﻴﻮدﻳﺰل 39
4-3-1-11 ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﻮدن ﺑﺎ ﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺖ 39
4-3-1-12 استارت بهتر با سوخت بیودیزل در هوای سرد 40
4-3-2 ﻣﺸﻜﻼت اﺳﺘﻔﺎده از ﺑﻴﻮدﻳﺰل 41
4-4 ﺑﻴﻮدﻳﺰل 100B 43
4-4-1 ﻧﻜﺎت ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ در راﺑﻄﻪ ﺑﺎ 100 B 43
4-5 بیو دیزل و اکسیدهای نیتروژن biodiesel and NO 44
4-6 ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﻴﻮدﻳﺰل و ﭘﺘﺮودﻳﺰل 45
4-7 چند روش تولید بیودیزل 47
4-7-1 پروسه تولید بیودیزل the foolproof way to make biodiesel 447
4-7-2 تولید بیودیزل به روشی دیگر 50
4-7-2-1 مواد اولیه بیودیزل عبارتند از 50
4-7-3 روش تولید بیودیزل استری شده 51
4-7-3-1 مخلوط کردن کاتالیست الکل 53
4-7-3-2 واکنش 53
4-7-3-3 جداسازی 55
4-7-3-4 حذف الکل 55
4-7-3-5 ﺧﻨﺜﻲ ﺳﺎزی ﮔﻠﻴﺴﻴﺮﻳﻦ 55
4-7-4 تولید سوخت بیودیزل از روغن پسماند با استفاده از روش ترانس استریفیکاسیون 56
مقدمه 56
4-7-4-1 مواد و روشها 58
4-7-4-1-1 دستگاه فرآوری بیودیزل 58
4-7-4-1-2 بهینه¬سازی عملکرد رآکتور ترانس استریفیکاسیون 59
4-7-4-2 نتایج و بحث 61
4-7-4-2-1 ارزیابی سوخت بیودیزل 61
4-7-4-2-2 اثر نسبت مولی متانول بر درصد تبدیل واکنش 63
4-7-4-2-3 اثر دما بر درصد تبدیل واکنش 64
4-7-4-2-4 اثر شدت اختلاط بر درصد تبدیل واکنش 65
4-7-4-2-5 اثر مقدار کاتالیست بر درصد تبدیل واکنش 67
4-7-4-2-6 بررسی زمان ماند بر درصد تبدیل واکنش استریفیکاسیون 68
4-7-4-3 نتیجه¬گیری 69
4-8 چرا از بیودیزل استفاده می کنیم why use biodiesel? 69
4-9 بیودیزل و خودروی شما Biodiesel and your vehicle 70
4-10 بیودیزل در موتورهای بنزینی Biodiesel in gasoline engines 72
4-11 شستشوی بیودیزل و روشهای آن 72
4-11-1 روش های شستشو 73
4-12 انبار کردن بیودیزل 74
4-13 ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﺑﺎ آﺗﺶ ﺳﻮزی ﺑﻴﻮدﻳﺰل 74
4-14 استانداردهای بیودیزل 75
فصل پنجم
5-1 تولید زیست سوخت( Biooil ) از باگاس نیشکر بوسیله فرآیند پیرولیز 82
مقدمه 82
5-2 فرآیند پیرولیز 82
5-2-1 فرآیند پیرولیز تحت خلاء 83
5-2-2 فرآیند پیرولیز سریع 84
5-3 شرح فرآیند تولید بیواویل 85
5-4 آنالیز بیواویل 88
5-5 مزایای بیو اویل در مقایسه با سوخت های دیگر 89
5-6 کاربردهای بیواویل 89
5-7 نتیجه 90
فصل ششم
6-1 تولید اتانول از شکر 92
6-2 چشم انداز تعاونی های شکر در ایالات متحده 92
6-3 صنعت شکر در ایالات متحده 93
6-4 تعاونی ها در صنعت قند 94
6-5 فراورش چغندر قند 94
6-6 تجهیزات انتقال چغندر قند 94
6-6-1 فراورش نیشکر 94
6-7 عوامل موثر بر ماندگاری صنعت شکر و اتانول 95
6-8 موقعیت کارخانه و هزینه های سرمایه گذاری 96
6-9 نیاز روز افزون به مواد اولیه 96
6-10 فناوری های استفاده از مواد سلولزی 97
6-11 باگاس 97
6-12 خط مشی و سیاستهای دولت 97
6-13 نقش مهمی که تعاونی ها برعهده دارند 99
فصل هفتم
7-1 حقایق اتومبیل car facts 102
7-2 کیت روغن گیاهی ATG ATG vegetable oil-kit 103
7-2-1 مزایای تبدیل خودروی دیزل شما به استفاده از روغن گیاهی 103
7-3 اجزاء کیت روغن گیاهی ATG ATG vegetable oil-kit 104
7-4 بیودیزل در هنگ کنگ Biodiesel in hong kong 108
7-5 روغن نارگیل coconut oil 109
فصل هشتم
8-1سوختهای گیاهی .113
مقدمه .113
8-2 اطلاعاتی جامع در مورد سوخت های گیاهی .116
8-3 فواید گسترش تولید سوخت های گیاهی 122
8-4 موانع و نگرانیها .123
8-5 سوخت های گیاهی چالش نوین .124
8-6 مزیتهای نسبی سوختهای زیستی .126
8-7 مهمترین کشورهای دنیا در زمینه ی سوخت های زیستی .127
8-8 تولید سوخت زیستی از علفهای هرز 128
8-9 ارتقاع سوخت های زیستی با ارائه کاتالیست جدید 129
8-10 نگرانی های عمده استفاده از سوخت های گیاهی .131
8-11 سوخت گیاهی، جایگزینی برای کاهش آلودگی 131
8-12 سوخت گیاهی به زودی در ایران جایگزین گازوئیل می شود 133
8- 13سوخت گیاهی برای هواپیماها 135
8-14 تحقق رؤیای پرواز با سوخت گیاهی تا 10 سال آینده 137
8-15حرکت برقآسا با استفاده از سوخت زیستی 138
8-16 استفاده از چربی مرغ در سوخت جت 142
فصل نهم
9-1 سوخت بیودیزل 145
9-2 تفاوت های اساسی در ترکیب بیودیزل و گازوییل 147
9-3 ترکیب زنجیرهای اسیدهای چرب 147
9-4 تولید بیودیزل 148
9-4-1- در این فرآیند ابتدا روغن 149
9-5 اثرهای استفاده از بیودیزل نسبت به سوخت دیزل 150
9-6 تحقیق و توسعه .151
9-7 ویژگی و مزایای سوخت های بیودیزل .151
9-7-1 انرژی 152
9-7-2 مفهوم بیودیزل .153
-7-3 چرا بیودیزل؟ 155
9-7-4 سوخت ایمن و تمیز 155
9-8 بیودیزل تشعشعات آلاینده زیست محیطی را تقلیل می دهد .156
فصل دهم
10-1 مقایسه سوخت گیاهی با فسیلی 158
چکیده .158
مقدمه 159
10-2 مواد و روشها .161
بحث و نتیجهگیری .166
منابع و مراجع 172
فهرست اشکال
شکل 1-1 3
شکل 1-2 5
شکل 1-3 6
شکل 3-1 ساختمان مولکولی متانول 16
شکل 3-2 یکی از روشهای تولید اتانول و متانول 19
شکل 3-3 چرخه تولید بیودیزل 20
شکل 3-4 22
شکل 4-1 35
شکل 4-2 38
شکل 4-3 مهندس شیمی”رابرت دان”که بیودیزل با کارکرد درهوای سرد ساخته است 41
شکل 4-4 43
شکل 4-5 الکس و دوستانش در حال ساختن بیودیزل 49
شکل 4-6 پایلوت فرآیند تولید بیودیزل از روغن¬های نباتی پسماند 59
شکل 4-7 نمونه¬ای از نتایج کروماتوگرافی گازی بیودیزل تولید شده از روغن پسماند. 62
شکل 4-8 تست شستن بیودیزل 72
شکل 5-1 86
شکل 6-1 92
شکل 7-1 خودروی گلف با سیستم دو مخزنه ATG 104
شکل 7-2 باک سوخت اضافی 104
شکل 7-3 اجزاء کیت مبدّل ATG 105
شکل 7-4 کامیون تبدیل شده با کیت ATG 106
شکل 7-5 موتور مان 12 سیلندر با 700 اسب بخار قدرت با مصرف سوخت گیاهی 106
شکل 7-6 قایق های مصرف کننده سوخت گیاهی 107
شکل 7-7 107
شکل 7-8 نوشیدن بیودیزل توسط یک راننده مینی بوس 109
شکل 7-9 استفاده از نارگیل برای تولید بیودیزل 110
فهرست نمودار
نمودار 1-1 9
نمودار 4-1 ﻣﻴﺰان اﻧﺘﺸﺎر ﮔﺎزﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ درﺻﺪ ﺑﻴﻮدﻳﺰل در ﻣﺨﻠﻮط ﺑﺎ پترودیزل 36
نمودار 4-2 53
نمودار 4-3 تاثیر میزان نسبت مولی الکل به روغن بر درصد وزنی بیودیزل تولیدی 63
نمودار 4-4 تاثیر دما بر درصد وزنی بیودیزل تولیدی 65
نمودار 4-5 مقایسه نتایج حاصل و نتایج گزارش شده توسط دیگران 66
نمودار 4-6 تاثیر میزان اختلاط بر درصد وزنی بیودیزل تولیدی 67
نمودار 4-7 تاثیر میزان کاتالیست مورد استفاده بر درصد وزنی بیودیزل تولیدی 68
نمودار 4-8 اثر زمـان ماند بر درصد تبدیل واکنش استریفیکاسیـون (2% وزنی اسیـد سولفوریک
و نسبت مولی 10:1) 68
نمودار 5-1 87
نمودار 5-2 872
نمودار 5-3 838
فهرست جداول
جدول 2-1 نشان دهنده نوع موتور، سیستمهای سوخت و نسبت تراکم بر اساس سوخت مصرفی 13
جدول 4-1 میزان روغن تولیدی برای محصولات مختلف بازای هر ایکر 31
جدول 4-2 32
جدول 4-3 46
جدول 4-4 46
جدول 4-5 مقایسه خصوصیات بیودیزل تولید شده مطابق استاندارد ASTM D6751 62
جدول 4-6 نتایج آنالیز واریانس میزان خلوص متیل استر در بررسی اثرات دما 64
جدول 4-7 مقایسه میانگین درصد خلوص بیودیزل نسبت به دما. 65
جدول 4-8 مقایسه میانگین درصد خلوص بیودیزل نسبت به زمان در بررسی اثر ات دما 65
جدول 4-9 برخی خصوصیات B100 را بر طبق استاندارد03 ASTM D6751-را نشان می دهد 79
جدول 4-10 80
جدول 6-1 مقایسه هزینه های تخمینی تولید اتانول* از مواد اولیه مختلف 95
جدول 1 .169