Metody otrzymywania estrów metylowych i etylowych
Wytwarzanie estrów z olejów lub tłuszczy przez transestryfikacje znane jest już od początku XX wieku. Zachodzi ono w obecności katalizatora zasadowego (bądź kwaśnego – H2PO4), którym najczęściej jest zasada sodowa lub potasowa.
Wszystkie procesy jakie zostały do tej pory opracowane, różnią się głównie warunkami zachodzenia reakcji transestryfikacji, rodzajem katalizatora oraz jakością wykorzystywanego oleju. Klasa oleju ma zasadniczy wpływ na warunki, jakie muszą być spełnione, aby zachodząca reakcja chemiczna charakteryzowała się oczekiwaną wydajnością. Oleje otrzymuje się głównie z nasion roślin oleistych drogą ekstrakcji lub wyciskania. W zależności od metody, jaka została zastosowana w procesie wytwarzania oleju, jego skład może się różnić pod względem: zawartości wolnych kwasów tłuszczowych FFA, aminokwasów, barwników, witamin itp. Aby dobrać odpowiednie warunki reakcji, konieczna jest znajomość składu oleju przeznaczonego do transestryfikacji. Przeprowadzając taką reakcję bezpośrednio na zmacerowanych (roztartych) nasionach roślin oleistych eliminuje się konieczność użycia gotowego oleju, co pozwala ograniczyć koszty całego procesu.
Okazuje się że reakcja prowadzona „in situ”, czyli bezpośrednio na zmacerowanych nasionach, jakościowo nie odbiega od transestryfikacji oleju ekstrahowanego (w przedstawionych na rysunku 2 przypadku - hexanem). Porównanie ilości estrów (palm, stear, olein, linol) dowodzi ponadto, że wykorzystanie zmacerowanych nasion jest wydajniejsze od transestryfikacji oleju. Transestryfikacja olejów przepracowanych pozwala na uzyskiwanie ekologicznego źródła energii i ochronę środowiska. W związku z tym, że olej taki zawiera wiele substancji stałych, konieczne jest wcześniejsze poddanie go filtracji, aby usunąć z niego substancje stałe. Sama reakcja na oleju przepracowanym niewiele się różni od reakcji na czystym oleju.
Istnieje także możliwość produkcji estrów z tłuszczy zwierzęcych, które najpierw trzeba przeprowadzić w stan ciekły. W tym celu tłuszcz rozpuszczany jest w podwyższonej temperaturze, bądź przeprowadzany jest proces wymrażania - w celu uzyskania takiego samego efektu.
Przeprowadzone badania pokazują, że produkt powstały z wyżej omówionych tłuszczy jest równie wysokiej jakości, co ester z czystego oleju a wydajność takiego procesu jest równie wysoka.
Technologie proponowane na rynkach światowych nie różnią się znacznie od siebie. Jedynymi różnicami jakie są zauważalne, to częściowe zmiany kolejności procesów jednostkowych np. przeprowadza się wstępne oczyszczanie oleju (tzw. odśluzowywanie), które najczęściej polega na zadaniu oleju przegrzaną parą pod wysokim ciśnieniem. Proces taki jest niestety bardzo energochłonny. Z punktu widzenia ekonomii procesowej powinien zostać zastąpiony inną, równie skuteczną, metodą, bądź wyeliminowany. Jego brak powoduje, że produkt ma mniejszą czystość, w efekcie należy poddać go filtrowaniu (można zastosować proces destylacji, jest on jednak równie energochłonny).
Kolejną różnicą jest wysokość temperatury przeprowadzania procesu. Im niższa temperatura, tym niższe jest zużycie energii, ty samym koszty są mniejsze.
Obecnie w Polsce są stosowane procesy, które nie wymagają podgrzewania mieszaniny reakcyjnej, co za tym idzie, produkt staje się tańszy i bardziej konkurencyjny na wolnym rynku.
Pozostałe procesy tj. odparowanie alkoholu, filtrowanie, przepompowywanie, homogenizowanie całej mieszaniny reakcyjnej, także mogą się różnić w różnych technologiach otrzymywania paliw, co również może wpływać na zmniejszenie bądź zwiększenie kosztów produkcji. Produkty finalne mogą się jednak znacznie różnić jakościowo, tym samym eksploatacja samochodów zasilanych tym paliwem może być utrudniona. W skrajnych przypadkach (złej jakości oleju dostarczonego do produkcji) może dochodzić do przekroczenia norm dla tego produktu i brak możliwości sprzedania go na rynku paliwowym. Warto zatem zwrócić szczególną uwagę czy wybrany proces pozwoli nam uzyskać paliwo o wystarczająco dobrych parametrach, które umożliwią producentowi konkurowanie na rynku polskim i światowym. Należy się także zastanowić nad źródłami substratów dla planowanej inwestycji. Brak dostępu do wymaganej ilości dobrego gatunkowo oleju może spowodować przerwy w produkcji, również zbyt produktów, bądź produktów ubocznych, takich jak np. gliceryna, może nastręczać wielkie trudności.
Wybór odpowiedniej technologii produkcji paliw, nie jest sprawą łatwą, jednak z punktu widzenia opłacalności całości przedsięwzięcia ma decydujące znaczenie na sprawność produkcji, a tym samym czas zwrotu inwestycji.
Wszystkie procesy jakie zostały do tej pory opracowane, różnią się głównie warunkami zachodzenia reakcji transestryfikacji, rodzajem katalizatora oraz jakością wykorzystywanego oleju. Klasa oleju ma zasadniczy wpływ na warunki, jakie muszą być spełnione, aby zachodząca reakcja chemiczna charakteryzowała się oczekiwaną wydajnością. Oleje otrzymuje się głównie z nasion roślin oleistych drogą ekstrakcji lub wyciskania. W zależności od metody, jaka została zastosowana w procesie wytwarzania oleju, jego skład może się różnić pod względem: zawartości wolnych kwasów tłuszczowych FFA, aminokwasów, barwników, witamin itp. Aby dobrać odpowiednie warunki reakcji, konieczna jest znajomość składu oleju przeznaczonego do transestryfikacji. Przeprowadzając taką reakcję bezpośrednio na zmacerowanych (roztartych) nasionach roślin oleistych eliminuje się konieczność użycia gotowego oleju, co pozwala ograniczyć koszty całego procesu.
Okazuje się że reakcja prowadzona „in situ”, czyli bezpośrednio na zmacerowanych nasionach, jakościowo nie odbiega od transestryfikacji oleju ekstrahowanego (w przedstawionych na rysunku 2 przypadku - hexanem). Porównanie ilości estrów (palm, stear, olein, linol) dowodzi ponadto, że wykorzystanie zmacerowanych nasion jest wydajniejsze od transestryfikacji oleju. Transestryfikacja olejów przepracowanych pozwala na uzyskiwanie ekologicznego źródła energii i ochronę środowiska. W związku z tym, że olej taki zawiera wiele substancji stałych, konieczne jest wcześniejsze poddanie go filtracji, aby usunąć z niego substancje stałe. Sama reakcja na oleju przepracowanym niewiele się różni od reakcji na czystym oleju.
Istnieje także możliwość produkcji estrów z tłuszczy zwierzęcych, które najpierw trzeba przeprowadzić w stan ciekły. W tym celu tłuszcz rozpuszczany jest w podwyższonej temperaturze, bądź przeprowadzany jest proces wymrażania - w celu uzyskania takiego samego efektu.
Przeprowadzone badania pokazują, że produkt powstały z wyżej omówionych tłuszczy jest równie wysokiej jakości, co ester z czystego oleju a wydajność takiego procesu jest równie wysoka.
Technologie proponowane na rynkach światowych nie różnią się znacznie od siebie. Jedynymi różnicami jakie są zauważalne, to częściowe zmiany kolejności procesów jednostkowych np. przeprowadza się wstępne oczyszczanie oleju (tzw. odśluzowywanie), które najczęściej polega na zadaniu oleju przegrzaną parą pod wysokim ciśnieniem. Proces taki jest niestety bardzo energochłonny. Z punktu widzenia ekonomii procesowej powinien zostać zastąpiony inną, równie skuteczną, metodą, bądź wyeliminowany. Jego brak powoduje, że produkt ma mniejszą czystość, w efekcie należy poddać go filtrowaniu (można zastosować proces destylacji, jest on jednak równie energochłonny).
Kolejną różnicą jest wysokość temperatury przeprowadzania procesu. Im niższa temperatura, tym niższe jest zużycie energii, ty samym koszty są mniejsze.
Obecnie w Polsce są stosowane procesy, które nie wymagają podgrzewania mieszaniny reakcyjnej, co za tym idzie, produkt staje się tańszy i bardziej konkurencyjny na wolnym rynku.
Pozostałe procesy tj. odparowanie alkoholu, filtrowanie, przepompowywanie, homogenizowanie całej mieszaniny reakcyjnej, także mogą się różnić w różnych technologiach otrzymywania paliw, co również może wpływać na zmniejszenie bądź zwiększenie kosztów produkcji. Produkty finalne mogą się jednak znacznie różnić jakościowo, tym samym eksploatacja samochodów zasilanych tym paliwem może być utrudniona. W skrajnych przypadkach (złej jakości oleju dostarczonego do produkcji) może dochodzić do przekroczenia norm dla tego produktu i brak możliwości sprzedania go na rynku paliwowym. Warto zatem zwrócić szczególną uwagę czy wybrany proces pozwoli nam uzyskać paliwo o wystarczająco dobrych parametrach, które umożliwią producentowi konkurowanie na rynku polskim i światowym. Należy się także zastanowić nad źródłami substratów dla planowanej inwestycji. Brak dostępu do wymaganej ilości dobrego gatunkowo oleju może spowodować przerwy w produkcji, również zbyt produktów, bądź produktów ubocznych, takich jak np. gliceryna, może nastręczać wielkie trudności.
Wybór odpowiedniej technologii produkcji paliw, nie jest sprawą łatwą, jednak z punktu widzenia opłacalności całości przedsięwzięcia ma decydujące znaczenie na sprawność produkcji, a tym samym czas zwrotu inwestycji.