Ученые разработали метод, позволяющий улучшить характеристики биодизеля, комбинируя рапсовое, льняное и сафлоровое масла в пропорциях 90%, 5% и 5% соответственно.
Такой метод позволяет получать топливо с необходимыми характеристиками без добавления химических веществ и снижает логистические расходы на 10-15% по сравнению с импортными материалами.
Одним из основных барьеров для коммерческого использования биодизеля является влияние состава жирных кислот сырья на его характеристики: низкотемпературные параметры, окислительная стабильность, удельная теплота сгорания и вязкость. Предварительное смешивание растительных масел перед переэтерификацией ученые считают многообещающим решением: сочетание сырья с дополняющими друг друга профилями жирных кислот позволяет преодолеть ограничения и улучшить свойства. Однако выбор масел зачастую зависит не от оптимизации характеристик, а от доступности и стоимости в регионе.
«Специалисты Томского политехнического университета в сотрудничестве с коллегами предложили метод, который позволяет оптимизировать физико-химические свойства биодизельного топлива на основе масел и, в будущем, создать экономически целесообразную стратегию для производства биодизеля с заданными характеристиками без использования химических добавок», — отмечается в сообщении.
По словам инженера-исследователя лаборатории тепломассопереноса Владлены Чоботовой, представленная учеными комплексная прогностическая модель адаптирована к распространенным в регионах умеренно-континентального климата сырьевым материалам — рапсу, льну и сафлоре. Такой подход превращает предварительное смешивание масел из простой логистической меры в точный инструмент адаптации свойств биотоплива к стандарту EN 14214 без применения химических добавок.
В качестве сырья исследователи выбрали нерафинированные рапсовое, льняное и сафлоровое масла из-за их свойств, доступности в регионе и более низкой стоимости по сравнению с рафинированными аналогами. Свойства рапсового масла позволяют производить биодизель с высоким цетановым числом и окислительной способностью, льняного — снижать вязкость, а сафлорового — обеспечивать топливо со свойствами, промежуточными между рапсовым и льняным. В качестве спиртового и щелочного катализаторов использовались метанол и гидроксид калия соответственно.
В процессе исследований ученые разработали восемь прогностических моделей, связывающих состав сырья с характеристиками топлива. Их точность была подтверждена статистической проверкой. Также было установлено, что смешивание рапсового, льняного и сафлорового масел перед переэтерификацией почти линейно меняет состав жирных кислот. Выход метиловых эфиров составил 96,8-99,2%, что соответствует стандарту EN 14214. Минорные жирные кислоты существенно влияют на вязкость и низкотемпературные параметры. Оптимальное соотношение — 90% рапса, 5% льна и 5% сафлора. Алгоритм можно интегрировать в автоматизированные системы управления сырьем для корректировки рецептуры в условиях колебаний цен и качества.
Об исследовании
Полученные результаты показали, что использование доступных в регионе масел снижает логистические затраты на 10-15% по сравнению с импортным сырьем. При этом предложенная оптимизационная модель может быть легко адаптирована к другим местным комбинациям масел, что делает её многообещающей для локализованного и экономически эффективного производства биодизеля. В исследовании участвовали ученые Томского политехнического университета и Института теплофизики им. Кутателадзе СО РАН. Результаты исследований, выполненных при поддержке РНФ, опубликованы в журнале Frontiers in Microbiology (Q1).
Фото: hi-tech.mail.ru