În România s-au dezvoltat mai multe cercetări (Cluj-Napoca, Braşov, Timişoara, Iaşi, Bucureşti) pentru utilizarea combustibililor proveniţi din uleiuri vegetale la motoarele Diesel. Cercetările din Cluj au dus la rezultate semnificative, punând în circulaţie mijloace de transport în comun alimentate cu biodiesel, prima oară în țara noastră.
Consorțiul Biocomb
Trei instituții din Cluj-Napoca au concretizat o serie de cercetări care urmăresc impactul biocombustibililor în transporturi și agricultură, în ideea de a înlocui benzina și motorina: Universitatea Tehnică (UTCN), Universitatea de Științe Agricole (USAMV) și Institutul de Cercetări și Instrumentație Analitică (ICIA). Cele trei instituții au pus bazele consorțiului Biocomb.
Alexandru Naghiu (USAMV) și Nicolae Bățaga (UTCN) au realizat cercetări privind utilizarea biocombustibililor în cazul motoarelor cu injecţie peliculară, Mircea Chintoanu (ICIA), privind tehnologia de producere a biodieselului, iar Nicolae Burnete și Nicolae Cordos (UTCN), privind folosirea uleiurilor vegetale drept combustibili la motoarele Diesel. Burnete, Naghiu și Chintoanu sunt cei care au pus în circulaţie, la Cluj, cel dintâi autobuz alimentat cu biodiesel.
Chiar dacă părintele motoarelor cu aprindere prin comprimare (Rudolf Diesel) a preconizat posibilitatea funcţionării lor cu combustibili de origine vegetală (prezentând la Expoziţia Mondială de la Paris, din 1900, un motor cu aprindere prin comprimare ce funcţiona cu ulei de arahide), utilizarea combustibililor din uleiuri vegetale la motoarele cu ardere internă a devenit prioritară mult mai târziu, după reducerea rezervelor de combustibili de origine petrolieră.
Degradarea continuă a mediului înconjurător şi schimbările climatice au conştientizat omenirea asupra faptului că reducerea poluării mediului trebuie să fie o prioritate mondială. Combustibilul obţinut pe bază de uleiuri vegetale este biodegradabil şi reînnoibil, iar tehnologia de obţinere, una curată.
Pas înainte spre independența energetică
Utilizarea combustibililor din uleiuri vegetale este posibilă în următoarele variante: ulei vegetal pur sau vegetal în amestec cu motorină, uleiuri vegetale convertite în hidrocarburi, metilester provenit prin esterificarea uleiului vegetal, amestec de metilester cu motorină. Fiind biodegradabil, biocombustibilul se va degrada rapid în resturi organice naturale reducând formele de poluare a aerului. De aceea, biocombustibilul nu contribuie la schimbările climatice globale.
Principalele materii prime folosite pe plan mondial la producerea biodieselului sunt rapiţa, floarea-soarelui, soia, palmierul. Utilizarea biocombustibililor în transport, fără a exclude alternativele posibile pentru industria auto, este unul din mijloacele prin care se poate reduce dependenţa de importul de energie, se poate influenţa piaţa combustibililor pentru transporturi şi se poate asigura independenţa în problema energiei pe termen mediu şi lung. Dezvoltarea tehnologică a adus progrese în dezvoltarea de motoare cu ardere internă cu emisii reduse prin utilizarea combustibililor alternativi, majoritatea vehiculelor aflate în circulaţie putând utiliza fără nicio problemă, într-o primă fază, mici cantităţi de amestec de biocombustibil cu motorină.
Turtele și glicerina, subproduse atractive
Studiile şi cercetările Biocomb s-au desfăşurat în sistem integrat, de la producerea materiei prime la obţinerea biocombustibililor şi la utilizarea lor în motoarele cu ardere internă. Eficienţa economică a producţiei de biocombustibili este influenţată major de nivelul producţiei agricole ce furnizează materia primă.
Cercetările USAMV au stabilit tehnologiile optime de cultură a plantelor energetice (rapiţă, soia, floarea-soarelui) la nivelul potenţialului maxim oferit de condiţiile pedoclimatice ale ţării noastre.
Producerea şi utilizarea biocombustibililor din uleiuri vegetale se realizează în cadrul unui sistem complex, în cadrul căruia pe lângă biodiesel se obţin și subproduse (turte – utilizabile în hrana animalelor, glicerină – necesară în industria chimică) ce au o însemnată pondere în stabilirea eficienţei economice a utilizării acestui combustibil inedit. În România, catedra de Autovehicule rutiere şi maşini agricole din UTCN a demarat cercetările în utilizarea combustibililor de origine vegetală la motoarele Diesel, în laboratoarele de motoare cu ardere internă şi de biocombustibili (înfiinţat tocmai pentru dezvoltarea acestora).
Pentru a evalua posibilitatea de utilizare a uleiurilor vegetale şi a derivaţilor lor în calitate de substituenţi ai motorinei, cercetătorii clujeni au luat în considerare caracteristicile principale: intervalul de distilare, vâscozitatea, densitatea, cifra cetanică, puterea calorică, comportarea la rece, stabilitatea în cursul stocării. Intervalul de distilare condiţionează posibilitatea de vaporizare a combustibilului şi arderea completă a acestuia în motor. Vâscozitatea combustibilului influenţează alimentarea motorului şi pulverizarea acestuia în camera de ardere. Cifra cetanică exprimă calităţile de autoaprindere ale combustibililor în camera de ardere. Puterea calorică permite să se prevadă puterea maximă ce se poate dezvolta de către motor, pentru un anumit debit al pompei de injecţie.
Analiza comparativă, pe elemente chimice, arată avantajul utilizării biocombustibilului provenit din uleiul de rapiţă faţă de combustibilul clasic. Biodieselul este mai sărac decât motorina în conţinut de carbon și de hidrogen. În structura biodieselului este prezent oxigenul (10%) care favorizează procesul de ardere din motor. Se remarcă lipsa totală a sulfului, ceea ce conduce la reducerea poluării chimice.
Pe baza acestor caracteristici, utilizarea uleiurilor vegetale propriu-zise drept combustibili este posibilă prin realizarea anumitor modificări constructive ale motorului (presiune de injecţie mai mare; sisteme de încălzire în circuitul de alimentare; distribuitor şi rezervor suplimentar de combustibil pentru pornirea pe motorină; funcţionarea cu noul combustibil şi oprirea pe motorină, înlocuirea garniturilor pe bază de cauciuc din sistemul de alimentare).
În schimb, utilizarea monoesterilor (biodiesel) obţinuţi prin transesterificarea uleiurilor vegetale cu alcooli inferiori (metanol, etanol) nu implică modificări constructive ale motorului. La ICIA s-au elaborat mai multe rețete de combustibil atât pentru uleiurile vegetale şi pentru amestecurile lor, cât şi pentru metilesteri şi amestecuri ale acestora cu motorina – reţete care apoi au fost testate pe motoare în cadrul laboratorului de biocombustibili al UTCN.
În cadrul experimentelor au fost stabilite condiţiile şi etapele proceselor tehnologice de fabricare şi purificare ale biocombustibilului tip Diesel obţinut din ulei de rapiţă nedegumat și degumat. Rezultatele obţinute au indicat faptul că soluţiile tehnologice alese sunt viabile şi permit elaborarea tehnologiilor pilot de obţinere şi purificare a biocombustibilului pentru instalaţia pilot.
Burnete: “Are și un dezavantaj: produce azot”
“Benzina și motorina nu mai sunt demult 100%, au procente de biocombustibil, deci biobenzină, biodiesel – etanol, ulei vegetal, iar ponderea acestor componente crește. Partea de biocombustibil este foarte interesantă pentru că îți permite să devii cât de cât independent energetic. Acest biodiesel are multe avantaje, fiind mai puțin poluant față de motorina, care, dacă se scurge pe câmp, acolo nu mai cresc plante. Cu biodieselul nu se mai produce atât de mult fum, monoxid de carbon. Are și un dezavantaj, care deranjează, pentru că uleiul de rapiță produce mai mulți monoxizi de azot; deci noi, inginerii, trebuie să găsim soluția pentru a funcționa la temperaturi ridicate”, menționează unul dintre inițiatorii cercetării, Nicolae Burnete, președintele Senatului UTCN.
Autobuz alimentat cu biodisel provenit din ulei de rapiță
În cadrul activităţii de cercetare s-a ajuns şi în faza de punere în circulaţie pe drumurile publice a unui autobuz alimentat cu biodiesel provenit din ulei de rapiţă, apoi la monitorizarea mai multor autobuze în funcţionare. Testele în condiții reale de rulare au fost efectuate pentru autobuze urbane alimentate cu un amestec: benzină – biodiesel. Primele teste au fost efectuate în 2006 la Cluj-Napoca, folosind autobuzele franceze Saviem ale Companiei de Transport Urban. Ulterior, testele au fost extinse la patru autobuze din Cluj și Alba Iulia. Au fost primele care au circulat exclusiv cu biocombustibil în condiții reale. Ele au fost testate regulat în privința poluării, prin utilizarea stației mobile a laboratorului de biocombustibili.
Testele privind eficiența energetică a uleiului de rapiță în diferite amestecuri au fost efectuate în laboratorul de biodiesel al Facultății de Mecanică a UTCN. Au fost testate mai multe tipuri de uleiuri grase și de amestecuri. Măsurătorile de fiabilitate au fost efectuate pentru 100, 150, 500 și 700 de ore de funcționare a motorului alimentat cu ulei de rapiță. După fiecare ciclu de lucru, motorul a fost demontat, piesele sale fiind verificate și măsurate pentru a evalua utilizarea efectului biocombustibilului. Analiza influenţei utilizării biocombustibilului asupra stării tehnice a motorului (după 750 de ore de funcţionare) scot în evidenţă faptul că acest combustibil nu afectează starea tehnică a mecanismului motor.
Încercările experimentale efectuate (comparativ cu motorina şi cu biocombustibil – obţinut prin reacţia de transesterificare a uleiului vegetal de rapiţă) pe un motor Diesel indigen, au scos în evidenţă buna funcţionare a motorului cu acest combustibil, fără ca motorul să fi suferit modificări constructive.
O altă direcţie de cercetare a fost legată de impactul utilizării biocombustibililor asupra mediului. La catedra de mecanizare a USAMV s-a determinat gradul de biodegradabilitate a biocombustibililor şi s-au demarat cercetările privind circuitul carbonului. Biocomb a colaborat cu Universita degli Studi di Bologna, Universitat Boku Viena, Universitat Hohenheim Stuttgart, Universidad Leon, Technische Universitat München, iar reprezentanţi ai consorţiului au participat la reuniunile europene majore în domeniul cercetării legate de biocombustibili.
Ce este biodieselul
Acest biocombustibil sintetic lichid se obține din lipide naturale, ca uleiuri vegetale sau grăsimi animale, noi sau folosite, prin procese industriale. Se poate folosi în substituirea totală sau parțială a petrodieselului. Printre dezavantajele față de motorină se numără o durată de păstrare mai redusă (opt luni), putere mai mică a motoarelor, punct de inflamabilitate mai ridicat, vâscozitate mai mare în anumite perioade, care pune probleme motoarelor, dar care pot fi remediate prin adăugarea de aditivi. Uniunea Europeană (UE) impune ca un procent tot mai mare din combustibilul folosit să fie bio. România poate produce anual între 400.000 și 600.000 tone de biodiesel, ceea ce reprezintă de patru-șase ori mai mult decât necesarul cerut și impus prin reglementările UE.
(TB 104)
