DIESEL-MOTOROK BIOMASSZA EREDETŰ MOTORHAJTÓANYAGAI

DIESEL-MOTOROK BIOMASSZA EREDETŰ MOTORHAJTÓANYAGAI Hancsók Jenő, D.Sc. egyetemi tanár, tanszékvezető Pannon Egyetem, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék

„A Magyar Tudomány Ünnepe” Kreatív Magyarország – Mérnöki tudás – Múlt, Jelen, Jövő Budapest, Magyar Tudományos Akadémia 2011. november 22. 1

Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

1

A BIOMASSZA EREDETŰ MOTORHAJTÓANYAGOK ALKALMAZÁSÁNAK HAJTÓERŐI         

növekvő energiaigények kielégítéséhez (India, Kína, …) való hozzájárulás kőolajkészletek egyenlőtlen eloszlása kőolajimport és –függőség csökkentése mezőgazdaság ipari célú termesztési rendszerének kialakításához való hozzájárulás hulladékcsökkentés munkahelyteremtés globális CO2-kibocsátás csökkentés jobb minőség igénye, stb. EU elvárás 2020-ra 10 energia% megújuló motorhajtóanyag AZ EMBERISÉG ÉLELMISZER ELLÁTÁSÁNAK VESZÉLYEZTETÉSE ÉS KÁROS KÖRNYEZETI HATÁSOK NÉLKÜL

Vegyészmérnöki- és Folyamatmérnöki Intézet MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Pannon Egyetem Tanszék

8200 Veszprém, 158. 8200 Veszprém, Egyetem u.Pf. 10. Pf.: 158 Tel.: +36 88/624313, +36 88/624413 +36 88 624520 Tel.: 88/624313, Fax.: Fax.: 88/624520

Hancsók, J., Baladincz, J., Magyar, J.: „Mobilitás és környezet”, Szakkönyv, Pannon Egyetem Kiadó (ISBN 978-963-9696-50-1), 2008 Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

2

AGRÁR EREDETŰ DIESEL-MOTORHAJTÓANYAGOK OSZTÁLYOZÁSA FELISMERÉSÜK ÉS ALKALMAZÁSBA VÉTELÜK IDŐPONTJA SZERINT GENERÁCIÓ első

második

növényolajok

 biogázolajok (trigliceridek hidrogénezése és izomerizálása)

 biometán (biogáz)

 előzőek + kőolaj alapú hajtóanyagok elegyei


 szintetikus bio-motorhajtóanyagok szintézisgázból

 szintetikus gázolaj (lepárlási bio-olajok hidrokrakkolása)

 biodízelek


harmadik

negyedik  biohidrogén  szintetikus biometán

 még nem ismertek

 bio-paraffinok szénhidrátokból lignocellulózokból  dimetil-éter (DME)

Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz., Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), 148. Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

3

BIOMASSZA EREDETŰ MOTORHAJTÓANYAGOK KÖVETELMÉNYEI 

Alkalmazhatóság hagyományos (belsőégésű) és nem elterjedt motorokban (pl.: üzemanyagtelepekben)



Környezetvédelmi és humánbiológiai megfelelőség



Alacsony alkalmazási költség (fogyasztás, karbantartás, összeférhetőség motorolajokkal, ár)



Rendelkezésre állás (mennyiség, minőség, térben és időben, infrastruktúra)



Hancsók, J.: „Korszerű motor és sugárhajtómű üzemanyagok III. Alternatív motorhajtóanyagok”, Tankönyv, 2004, Veszprémi Egyetemi Kiadó, 438 oldal Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

4

DIESEL-MOTOROK BIOMASSZA EREDETŰ HAJTÓANYAGAINAK VEGYÜLETCSOPORTJAI 

oxigéntartalmú vegyületek

 biodízelek  bio-dimetil-éter (DME, kutatási-fejlesztési fázis) 

szénhidrogének

 bio-metán (gáztisztítás, CH4 „koncentrálás”)  i- és n-paraffinok / (szintetikus) biogázolajok  egyéb bioparaffinok

 bio-hidrogén (reális esély 2030 után) Vegyészmérnöki- és Folyamatmérnöki Intézet MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Pannon Egyetem Tanszék



5

BIODÍZELEK ALAPANYAGOK    

étkezési és nem étkezési célú növényolajok használt sütőolajok és -zsiradékok állati zsírok (problémás, nem elterjedt) algaolajok (talán a jövő, ha lesz algaolaj…) Triglicerid

Metanol

Glicerin

Zsírsav-metil-észter (FAME)

O CH2 O C

O R1

CH2 OH

O CH O C

CH3 O C O

katalizátor

R2

+ 3 CH3 OH

CH OH

+

CH3 O C

CH2 O C 8200 Veszprém, 158. 8200 Veszprém, Egyetem u.Pf. 10. Pf.: 158 Tel.: +36 88/624313, +36 88/624413 +36 88 624520 Tel.: 88/624313, Fax.: Fax.: 88/624520

R2

O

O Vegyészmérnöki- és Folyamatmérnöki Intézet MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Pannon Egyetem Tanszék

R1

R3

CH2 OH

CH3 O C

R3

ahol R1, R2 és R3 különböző szénatomszámú és eltérő telítettségű szénhidrogén láncok Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

6

A BIODÍZEL ÉS A DÍZELGÁZOLAJ MINŐSÉGI JELLEMZŐI MSZ EN 14214:2008 + A1:2010 biodízel (téli minőség)

MSZ EN 590:2009+A1:2010 dízelgázolaj (téli minőség)

0,860-0,900

0,820-0,845

3,50-5,00

2,00-4,50

Cetánszám

kb. 51

min. 51

CFPP, °C

< -5

< -20

Fűtőérték, MJ/kg

kb. 38

kb. 43

Fűtőérték, MJ/dm3

kb. 34

kb. 36

Többgyűrűs aromástartalom, %

0

max. 8

Kéntartalom, mg/kg

 10

 10

-

7

Jellemző Sűrűség, kg/m3 Viszkozitás, mm2/s

Biodízel-tartalom , v/v%, legfeljebb Vegyészmérnöki- és Folyamatmérnöki Intézet MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Pannon Egyetem Tanszék


Hancsók Jenő, Baladincz Jenő, Magyar János: „Mobilitás és Környezet”, Szakkönyv, 2009 Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

7

BIODÍZELEK (FAME-K) FŐBB HÁTRÁNYAI A DÍZELGÁZOLAJOKHOZ VISZONYÍTVA Alkalmazástechnikailag „gyenge helyek” CH2 CH3

CH2 CH2

CH2

CH CH

CH2

CH

CH2 CH

CH2

CH2 CH2

O

CH2 CH2

CH2

CH3

C O

        

sok olefines kettőskötés  rossz hő- és oxidációs stabilitás, nagy víztartalom (biológiai lebomlás, korrózió), észterkötések hidrolízis érzékenysége (korrózió), foszfortartalom negatív hatása az utóátalakító katalizátorokra, nagyobb hajtóanyag-felhasználás (~10-15%), magasabb CFPP (+10 és -8°C között) és nagyobb viszkozitás (hidegindítási, porlasztási problémák), rövidebb motorolajcsere-periódus (olajhígulás, antagonisztikus viselkedés adalékokkal, stb.) kisebb energiatartalom (kb. 10%) lényegesen nagyobb bekerülési költség




8

BIODÍZEL ELŐÁLLÍTÁS AZ EU-BAN Franciaország 10,0

Biodízel termelés, 106 t

9,0 8,0

Németország

Spanolyország

Olaszország

Dízelgázolaj mennyiség: Világ: kb. 1200 millió t/év; EU(27) kb. 192 millió t/év;

Ebből biodízel: kb. 15,6 millió t/év = kb. 1,3% kb. 9,1 millió t/év = kb. 4,6%

Kapacitáskihasználtság:

kb. 43%

Európa

7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0



2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Forrás: European Biodiesel Board; A 2011-re vonatkozó értékek becsült adatok. Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

9

BIOGÁZOLAJOK FELISMERÉS, ÖTLET (SAJÁT KUTATÁSI EREDMÉNYEK) 

Fogalom-meghatározás: izo- és n-paraffinok elegye, amelyeket valamilyen bioeredetű, triglicerid(zsírsav-. zsírsav-észter-) tartalmú alapanyagból katalitikus hidrogénezéssel állítunk elő Meg-nevezés



Cetánszám

Fagyáspont, °C

n-C18

105

28

5-metilheptadekán

75

-20

Dízelgázolaj

51

-20

Chemical Abstract: „Bio gas oil” címszó alatt csak Pannon Egyetem és együttműködők munkatársainak nevei


Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz., Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), 148-152. Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz. Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Studies in Surface Science and Catalysis 170 B, 2007, 170, 1605-1610.



10

BIOGÁZOLAJOK ALAPANYAGAI 

biodízelek valamennyi nyersanyaga ÉS



vágóhidak és fehérjefeldolgozók zsiradékai,



pálma-feldolgozás zsírsav mellékterméke



szennyvíztisztítók barnazsiradékai, stb.




11

SZINTETIKUS (BIO)GÁZOLAJOK JELENLEGI LEGNAGYOBB NYERSANYAG BÁZIS BIOMASSZA (B), FÖLDGÁZ (G), KŐSZÉN (C), HULLADÉKOK (W), OLAJOSPALA, -HOMOK, KŐOLAJSZÁRMAZÉKOK (HHC), NEM HAGYOMÁNYOS FÖLDGÁZ Más forrásokból

2 H2 + CO2

SZINTÉZISGÁZ (CO+H2)

CO2 kinyerés a kibocsátás helyén (nagy ipari központok)



FISCHER-TROPSCH SZINTÉZIS

SZINTETIKUS BENZIN, GÁZOLAJ ÉS ALAPOLAJ

SZINTETIKUS KŐOLAJ z (-CH2-CH2)X -

IZOMERIZÁLÓ HIDROKRAKKOLÁS

(Ez a szemlélet nem zárja ki a „metanolgazdaságot”, amelyet Oláh György Nobel-díjas javasolt) Hancsók, J., Kasza, T.: „The Importance of Isoparaffins at the Modern Engine Fuel Production”, 8th International Colloquium Fuels 2011, Németország, Stuttgart/Ostfildern, 2011. január 19-20., In Proceedings (ISBN 3-924813-75-2), 361-373. Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

12

A BIOGÁZOLAJ, A SZINTETIKUS (BIO)GÁZOLAJ, A BIODÍZEL ÉS A DÍZELGÁZOLAJ MINŐSÉGI JELLEMZŐI MSZ EN 590:2009 dízelgázolaj (téli minőség)

Jellemző

Biogázolaj

Szintetikus (bio)gázolaj*

MSZ EN 14214:2008 + A1:2010 biodízel (téli minőség)

Sűrűség, kg/m3

0,775-0,785

770-785

0,860-0,900

0,820-0,845

75-90

66-81

kb. 51

min. 51

kb. (-15)- (-35)

kb. 0- (-25)

< -5

< -20

kb. 44 (34)

kb. 43 (34)

kb. 38 (34)

kb. 43 (36)

Többgyűrűs aromástartalom, %

0

0

0

max. 8

Kéntartalom, mg/kg

<1

< 10

 10

 10

Biogázolaj repcéből/ napraforgóból

Szintetikus biogázolaj hulladék fából/ termesztett fából

Biodízel repcéből/ napraforgóból

0

45 / 58

51 / 65

95 / 93

2 (2,2)

3 (2)

1,8 (0,8)

Cetánszám Zavarosodáspont (CFPP), °C Fűtőérték, MJ/kg (MJ/dm3)

Üvegházhatású gázkibocsátás megtakarítás, % Relatív önköltség (termékérték) Vegyészmérnöki- és Folyamatmérnöki Intézet MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Pannon Egyetem Tanszék


1 (1)

* Fischer-Tropsch szintézissel (szintetikus kőolaj mindenféle eredetű szintézisgázból) és izomerizáló hidrokrakkolással előállított gázolaj Hancsók Jenő, Baladincz Jenő, Magyar János: „Mobilitás és Környezet”, Szakkönyv, 2009 Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

13

KONZORCIUM ÚJGENERÁCIÓS BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK (KÜLÖNÖS TEKINTETTEL BIOGÁZOLAJOK) KIFEJLESZTÉSE (2006-2009) NKTH, Jedlik Ányos Pályázat, NKFP06A2-UJGBIOGO



Tagok:  MOL NyRt.  Pannon Egyetem, Mérnöki Kar, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, Ásványolaj és Széntechnológiai Intézeti Tanszék  OLAJTERV Rt.  KITE Mezőgazdasági Szolgáltató és Kereskedelmi ZRt.  FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet  Magyar Tudományos Akadémia Kémiai Kutatóközpont Kémiai Intézet  Biodiesel Kft.  Veszprémi Regionális Innovációs Centrum Kht.



Termék- és eljárás-szabadalom: HU és EU Kísérleti üzem Hancsók Jenő: „Diesel-motorok biomassza eredetű motorhajtóanyagai”, „A Magyar Tudomány Ünnepe”, Budapest, MTA, 2011. november 22.

14

JÖVŐKÉP DIESEL-MOTOROK BIOMASSZA EREDETŰ HAJTÓANYAGAI LEGJOBB MEGOLDÁS RÖVID- ÉS KÖZÉPTÁVON (BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOROK, kb. 2030-ig) SZÉNHIDROGÉNEK  OXIGENÁTOK (rövidtávon, 5-10 év, főleg zsírsav-alkil-észterek, amíg a meglévő üzemek beruházásai megtérülnek) 



SZÉNHIDROGÉNEK 

Alkalmazhatóság  

  

belső égésű motorokkal szerelt gépjárművekben (Otto-motorokban, könnyű és nehéz hajózási Diesel-motorokban, sugárhajtóművekben) hibrid meghajtásokban

Meglévő logisztikai rendszer Meglévő ismeretek, tapasztalatok Meglévő és bevált biztonságtechnika




15

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!

„HASS, ALKOSS, GYARAPÍTS: S A HAZA FÉNYRE DERÜL!” (Kölcsey Ferenc: HUSZT, Cseke, 1831. december 29.)




16

DIESEL-MOTOROK BIOMASSZA EREDETŰ MOTORHAJTÓANYAGAI

Recommend Documents