Alternatív motorhajtóanyagok elállítása és vizsgálata tématerület

Átírás

1 Alternatív motorhajtóanyagok elállítása és vizsgálata tématerület 2005 Témavezet: Dr. Hancsók Jen egyetemi docens Eladó : Krár Márton PhD. hallgató 8201 Veszprém, Pf. 158., Tel Fax: VIKKK szakmai szimpózium, január 13. MTA Veszprémi Akadémiai Bizottság, Veszprém

2 A tématerületen végzett tevékenység Bioetanol/ETBE bekeverés hatása a motorbenzinre, szerkezeti anyagokra, tömítésekre (tanulmány) Használt sütolajok begyjtése, regenerálása, feldolgozási lehetségei (tanulmány) Különböz repcefajtákból nyert növényolajok enzimkatalitikus átészterezésének vizsgálata

3 A bio-motorhajtóanyagok szükségessége megújítható energiaforrás kihasználása, kolajkészletek kimerülése, kolajkészletek egyenltlen eloszlása, periodikusan ismétld ugrásszer kolajár-változások, környezet-szennyez fosszilis energiahordozók kiváltása, import energiahordozók kiváltása, importfüggség csökkentése, jobb minség igénye, kisebb bekerülési költség, vidéktámogató politikai lehetség (foglalkoztatottság növelése, megélhetési biztonság, lakosság faluntartása, stb.), mezgazdasági túltermelési válságok levezetése, parlag-földek hasznosíthatósága, kisebb CO 2 -kibocsátás a teljes életciklus alatt, hozzájárulás a talaj- és vízvédelemhez, továbbá az élhely-minség javításához, stb.

4 Az energia és kolajimport tényleges és várható alakulása az EU-ban és Magyarországon Import, % /2005* Energia, EU15 Energia, EU30 Kolaj, EU Kolaj, Magyarország

5 Az EU tervezett biohajtóanyag direktívájának hatása Magyarországon kt bioetanol (A) bio-etbe (A) RME (B) (A) felhasznált motorbenzin energiatartalmára vonatkoztatva (B) felhasznált dízelgázolaj energiatartalmára vonatkoztatva

6 Biohajtóanyagok részaránya, EU (2005) 3,0 2,9 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,4 1,3 1,2 1,2 0,7 0,4 0,3 0,3 0,1 0,1 0,0 Svédország Csehország Ausztria Szlovákia Litvánia Lettország Spanyolország Németország EU25 Hollandia Franciaország Portugália Görögország Magyarország Egyesült Királyság Málta Finnország Észtország Dánia

7 Kísérleti tevékenység Különböz repcefajtákból nyert növényolajok enzimkatalitikus átészterezésének vizsgálata Jelenleg NINCS ilyen üzem!

8 Kísérleti tevékenység célja jó minség biodízel elállítása, növényolajok eltér eredetének és zsírsavösszetételének a repceolaj-zsírsavmetilészterek egyes tulajdonságaira gyakorolt hatásainak vizsgálata.

9 Felhasznált alapanyagok két különböz fajtájú (Indián és Bristol) repcébl sajtolással nyert, majd elkezelt (derített+szrt) repceolaj 3-3 különálló parcella 1,2,3 fejtrágyázásos kezelést kaptak 30 naponként nitrogén mtrágya, 70 kg/ha dózis, egyenletes kiszórás analitikai tisztaságú metanol Candida Antartica (Novozym 435) immobilizált lipázenzim

10 Elkezelt növényolajok minségi jellemzi Megnevezés KM-1 Indián KM-2 KM-3 KM-4 Bristol KM-5 KM-6 Srség, g/cm 3 0,9202 0,9200 0,9195 0,9200 0,9197 0,9195 Kinematikai viszkozitás, 40 C, mm 2 /s 33,9 34,4 35,0 34,7 35,7 34,8 Kéntartalom, mg/kg Nitrogéntartalom, mg/kg Savszám, mg KOH/g 4,0 2,5 2,6 4,4 3,5 3,6 Jód-bróm szám, g I 2 / 100 g Hidegszrhetségi határhmérséklet, C

11 Elkezelt növényolajok zsírsavösszetétele KM-6 KM-5 KM-4 KM-3 KM-2 KM-1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 C24:1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 C24: ,1 C22:1 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 C22:0 1,3 1,2 1,3 1,2 1,2 1,3 C20:1 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 C20:0 9,9 9,9 10,6 9,3 9,1 9,3 C18:3 18,9 19,1 19,6 2 20,3 2 C18:2 62,1 61,9 60,6 61,1 61,0 61,1 C18:1 1,8 1,8 1,7 2,0 2,0 2,0 C18:0 C16:1 4,6 4,8 4,7 4,7 4,7 4,6 C16:0 Bristol Indián Zsírsav

12 Vizsgálati módszerek MSZ EN 14214:2004 Dízelmotorok növényolaj-zsírsav-metilészter (FAME) hajtóanyagai. Követelmények és vizsgálati módszerek

13 Átészterezés paraméterei Hmérséklet, C Metanol:triglicerid mólarány Enzimkatalizátor mennyiség, % Metanol adagolás száma Nyomás, bar Reakcióid, h Rázatás sebessége, rpm 50 ± 1 4: atmoszférikus 2, 4, 8, 12,

14 Kísérleti eredmények és értékelésük

15 A fejtrágyázás hatása a termésátlagra Alapanyag Olajnövény fajta Fejtrágyázások száma Termésátlag, t/ha KM-1 Indián 1 1,3 KM-2 Indián 2 1,5 KM-3 Indián 3 1,7 KM-4 Bristol 1 1,3 KM-5 Bristol 2 1,5 KM-6 Bristol 3 1,7

16 Termékek zsírsavösszetétele I. 0,0 0,0 0,0 C22:1 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 C22:0 1,3 1,4 1,5 1,3 1,3 1,4 C20:1 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 C20:0 9,7 9,7 10,4 9,2 9,0 9,3 C18:3 19,0 19,1 19,4 20,0 2 20,0 C18:2 62,4 62,3 61,2 61,6 61,7 61,5 C18:1 1,9 1,8 1,8 2,1 2,0 2,0 C18:0 C16:1 4,5 4,5 4,5 4,5 4,4 4,5 C16:0 KM-6 KM-5 KM-4 KM-3 KM-2 KM-1 Bristol Indián Zsírsav

17 Termékek zsírsavösszetétele II. nincs alapvet különbség azonos fajtájú repcébl származó olajok zsírsavösszetételében, kismérték eltérés van a két különböz fajtájú repcébl nyert olaj zsírsavösszetételében, "Indián" típusú repcébl nyert termékek erukasav tartalmúak, "Bristol" típusú repcébl nyert termékek nem tartalmaznak erukasavat, A fejtrágyázásnak nincs hatása a termékek zsírsavösszetételére

18 Metilészter-tartalom változása Metilészter-tartalom, % Indián KM-1 Indián KM-2 Indián KM-3 Bristol KM-4 Bristol KM-5 Bristol KM-6 A fejtrágyázásnak és a zsírsavösszetételnek nincs hatása Id, h a termékek metilésztertartalmának változására

19 Termékek srsége szrés során kismértékben csökken (nyálkaanyagok) átészterezés során nagymértékben csökken a termékek srsége minden esetben megfelel a szabványnak 0,9300 0,9200 A fejtrágyázásnak nincs szignifikáns hatása a termékek srségére Srség, g/cm 3 0,9100 0,9000 0,8900 0,8800 0,8700 0,8600 KM-1 KM-2 KM-3 KM-4 KM-5 KM-6 Szretlen alapanyag 0,9204 0,9201 0,9198 0,9202 0,9200 0,9199 Szrt alapanyag 0,9202 0,9200 0,9195 0,9200 0,9197 0,9195 Termék 0,8847 0,8843 0,8843 0,8846 0,8846 0,8845

20 Termékek viszkozitása az átészterezés során a viszkozitás nagymértékben csökken a termékek viszkozitása minden esetben megfelel a szabványnak A fejtrágyázásnak nincs szignifikáns hatása a termékek viszkozitására Viszkozitás, mm 2 /s KM-1 KM-2 KM-3 KM-4 KM-5 KM-6 Szrt alapanyag 2 h 4 h 8 h 12 h 16 h

21 A termékek hidegszrhetségi határhmérséklete Zsírsav Olvadáspont, C KM-1 Indián KM-2 KM-3 KM-4 Bristol KM-5 KM-6 C18:0 +39,1 2,0 2,0 2,1 1,8 1,8 1,9 C18:1-19,9 61,5 61,7 61,6 61,2 62,3 62,4 C18:2-35,0 20,0 2 20,0 19,4 19,1 19,0 C18:3-46,0 9,3 9,0 9,2 10,4 9,7 9,7 C22:1-1,2 0,0 0,0 0,0 CFPP A fejtrágyázásnak nincs hatása a termékek hidegszrhatségi határhmérsékletére, de a zsírsavösszetételnek van!

22 Termékek savszáma szrés során kismértékben csökken átészterezés során nagymértékben csökken a termékek srsége minden esetben megfelel a szabványnak (0,5 mg KOH/g) A fejtrágyázásnak nincs egyértelm hatása a termékek savszámára Savszám, mg KOH/g... 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 KM-1 KM-2 KM-3 KM-4 KM-5 KM-6 Szüretlen alapanyag 4,3 2,5 2,7 4,5 3,6 3,6 Szrt alapanyag 4,0 2,5 2,6 4,4 3,5 3,6 Termék 0,3 0,5 0,4 0,4 0,4 0,5

23 Kén- és nitrogén-tartalom, valamint a jód-bróm szám változása a kéntartalom, a nitrogéntartalom és a jód-bróm szám az átészterezés során nem változott a kéntartalom értéke jelents mértékben nem függött a fejtrágyázások számától és a repce növény fajtájától a növényolajok nitrogéntartalma a fejtrágyázások számának növelésével csökken (nagyobb növény a magban kevesebb nitrogén dúsult fel) a jód-bróm szám növényspecifikus, azonban a két eltér növény esetén csak kismérték eltérést tapasztaltunk, amely nincs egyértelm kapcsolatban a fejtrágyázás számával.

24 Összefoglalás I. a fejtrágyázás száma nem befolyásolta a növényolajok zsírsavösszetételét, csak a mag és ezáltal a repceolaj mennyiségét az Indián fajtájú repceolaj erukasavat is tartalmazott, a Bristol nem, de ez nem befolyásolta a repceolaj enzimkatalitikus átészterezését csak étkezési célú felhasználás esetén van jelentsége

25 Összefoglalás II. az elállított repceolaj-zsírsav-metilészterekek metilészter tartalma >96,5% kén- és nitrogéntartalom valamint a jód-bróm szám az átészterezés során nem változott egyes termékek zsírsavösszetételének kismérték eltérése miatt kismértékben bár, de a különböz növényekbl nyert olajokból elállított termékek hidegszrhetségi határhmérsékletei is különböztek

26 Következtetés I. A kedvez eset az lenne, ha a termékek olajsavtartalma nagy (> 85%) lenne, amely nagy cetánszámú és mind a kishmérsékleti, mind pedig az oxidációs tulajdonságait tekintve kiváló komponense a biodízel elegynek.

27 Egyedi metilészterek cetánszáma Palmitinsav-m.e. (C16:0) Palmitolajsav-m.e. (C16:1) Sztearinsav-m.e. (C18:0) Olajsav-m.e. (C18:1) Cetánszám Linolsav--m.e. (C18:2) Linolénsav-m.e, (18:3) m.e.: metilészter

28 Egyedi metilészterek olvadáspontja Olvadáspont, C Sztearinsav-m.e. (C18:0) Palmitinsav-m.e. (C16:0) Mirisztinsavm.e. (C14:0) Laurinsav-m.e. (C12:0) Olajsav-m.e. (C18:1) Linolsav--m.e. (C18:2) Erukasav-m.e. (C22:1) Linolénsav-m.e, (18:3)

29 Következtetés II. A repce növények további nemesítésére van szükség, a minél nagyobb olajsavtartalom elérése céljából.

30 További célok Különböz növényolajok enzimkatalitikus átészterezhetségének további vizsgálata. Használt sütolajok megfelel tisztítási eljárásának kiválasztása és enzimkatalitikus átészterezésének optimális mveleti paramétereinek meghatározása.

31 ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK ELÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA TÉMATERÜLET PUBLIKÁCIÓS TEVÉKENYSÉGE, 2005 Publikációk referált folyóiratokban Publikációk egyéb folyóiratokban Idegen nyelv konferencia-közlemény teljes terjedelemben megjelentetve Magyar nyelv konferencia-közlemény teljes terjedelemben megjelentetve Eladás konferenciákon, tudományos bizottságokban, szakmai fórumokon Független hivatkozások száma nagy impakt faktorú (>1-6) folyóiratokban

32 A MOTORHAJTÓANYAGOK KUTATÁSA, FEJLESZTÉSE TÉMATERÜLETEN VÉGZETT OKTATÁSI EREDMÉNYEK, PhD dolgozat 1 PhD cím 3 PhD abszolutórium 4 diplomadolgozat 4 TDK dolgozat 1 országos TDK 2. helyezett 1 intézeti TDK 3. helyezett 1 diplomadolgozat MKL Nívó díj 2 diplomadolgozat Iparfejlesztési Közalapítvány pályázat megosztott 2. helyezett

33 KÖSZÖNÖM A MEGTISZTEL FIGYELMÜKET 8201 Veszprém, Pf. 158., Tel Fax: