Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera
II. ročník, st. skupina 26 Snítilý Jan 1S, Šreiber Ondřej 2S Pracovní skupina 01
LIKVIDACE VYJETÝCH OLEJŮ Semestrální práce z předmětu Životní prostředí
Prohlašujeme, že předložená práce je naším původním autorským dílem, které jsme vypracovali samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsme při zpracování čerpali, v práci řádně citujeme.
Anotace Práce je zaměřena na metody řešení problematiky nakládání s vyjetými motorovými oleji, jejich legislativní opatření (zejména srovnání s legislativou Evropské Unie), charakteristiku současného stavu a budoucího vývoje v této oblasti, Klíčová slova: motorové oleje, recyklace, životní prostředí, likvidace vyjetých olejů, rozdělení olejů, charakteristika olejů.
1
Úvod Již od počátku lidského snažení, jímž se snažil nějakým způsobem ulehčit si práci, se člověk potýkal s problémem, jak zmírnit opotřebení pohyblivých částí stroje, aby zařízení déle a spolehlivěji pracovalo. Tento problém se znatelně projevil po objevení parního stroje (1782, James Watt), ale ještě znatelněji o více než sto let později po objevení spalovacího motoru (1885, Gottlieb Daimler). Od té doby se již vývoj pohonů nezadržitelně řítil kupředu. Protože motor má hodně pohyblivých částí (písty, ložiska, ventily, hřídele, převodovka, písty, …), jejichž bezproblémový chod je třeba zajistit použitím vhodného maziva – Pro to se používají oleje. Zpočátku se pro mazání používaly řepkové oleje, rybí tuky a lůj. S postupem času a rozvíjejícími se technologiemi se maziva stávaly stále kvalitnějšími. V současné době plní oleje v motorech i jiné služby než jenom mazací. Například chladí, odvádějí nečistoty, dotěsňují a proto jsou na jejich kvalitu a funkčnost kladeny stále větší nároky. Rozlišujeme oleje motorové a převodové, pro dvoutaktní a čtyřtaktní motory, pro zážehové a vznětové motory, … Všechny druhy olejů ztrácejí používáním své potřebné vlastnosti a je třeba je po určitém intervalu vyměnit. V současnosti však po Zemi jezdí více než 0,5 miliardy automobilů, z nichž po výměně oleje zůstává obrovské množství vyjetého oleje, který se bez úprav nedá dále použít k původnímu určení. Je tedy nutné jej buď recyklovat k dalšímu použití, spalovat nebo skládkovat. Cílem naší práce je vysvětlit problematiku olejů jako takovou, ale především se zaměřit na způsoby možného nakládání s upotřebenými (vyjetými) oleji.
2
Problematika motorových olejů Již více než sto let se po této planetě prohání automobily. A stejně dlouhou dobu se vyvíjí i konstrukce hnacích agregátů. To postupně nutí výrobce olejů a maziv ke stálému zdokonalování výroby (dříve se používal k mazání řepkový olej, rybí tuk a lůj), ať již to bylo změnou technologie při výrobě nebo přidáváním různých přísad, které např. zabraňují usazování karbonů, zajišťují ochranu motoru proti opotřebení, neutralizují agresivní kyseliny vznikající při spalování síry obsažené v naftě a hlavně zajišťují dostatečné mazání motoru a ochranu ložisek při všech pracovních a tepelných dějích. Definice oleje Oleje jsou tekuté organické sloučeniny mastné povahy. Jsou lehčí než voda, ve vodě jsou nerozpustné. Rozpouštějí se v éteru, benzinu a jiných organických rozpouštědlech. Podle původu se oleje obecně dělí na rostlinné, živočišné a dále na ty, které nás zajímají především minerální (ropné) a syntetické. Pro zúžení se zaměříme pouze na oleje motorové. Funkce motorového oleje -
mazání (omezení styku mezi součástkami) chlazení (odvod tepla vzniklého hořením) odstraňování nečistot ochrana kovových ploch před korozí dotěsňování mezi pístními kroužky a stěnou válce tlumení hluku
Rozdělení motorových olejů -
minerální oleje syntetické oleje polosyntetické oleje
Minerální oleje Minerální oleje, někdy označované též jako ropné, jsou v podstatě směsi výševroucích uhlovodíků a získávají se převážně z ropy (popř. též z černouhelného nebo hnědouhelného dehtu, živičné břidlice apod.). V rafineriích se surová ropa rozdestiluje na jednotlivé frakce a frakce vhodná pro výrobu olejů se upravuje rafinačními pochody, při nichž se odstraňují nežádoucí nestabilní látky, jako např. síra, polyaromatické sloučeniny. K rafinaci se využívá řada chemických procesů, jako je použití selektivních rozpouštědel nebo hydrogenace. Získané rafináty a hydrogenáty se odparafinují a dočistí tzv. kontaktováním s bělicí hlinkou a jejím odfiltrováním od nečistot vzniklých při teplotním zpracování. Získají se oleje s nízkým bodem tuhnutí, používané jako základové oleje pro výrobu různých druhů olejů.
3
Syntetické oleje Je to úzká frakce uhlovodíků, která se nezískává z ropy, ale syntézou uhlovodíků. Jsou připravovány úpravou vhodné chemické sloučeniny, např. jsou to polyolefiny (polyizobutylen, polypropylen apod.), aromatické sloučeniny (např. alkylbenzeny) nebo estery organických kyselin a alkoholů, polyglykoly, halogenové oleje a řada dalších. Všechny tyto látky vykazuji vlastnosti podobné ropným mazivům. Tyto oleje mají vyšší odolnost proti vysokým teplotám, dále vyšší tekutost při nižších teplotách, mazivost, vyšší viskozitní index apod., než je tomu u olejů ropných.
Polosyntetické oleje Jsou to minerální oleje se syntetickými komponenty. Vyrábějí se tak, že se v jistém procentu přidají do minerálního oleje syntetické složky. Zpravidla bývají syntetické komponenty zastoupeny v minerálním oleji měrou větší než polovina. Výraz "polosyntetický" je tedy nutno chápat jako přibližné vyjádření toho, že se jedná o téměř, skoro syntetický olej. Pouze pro informaci lze uvést, že syntetické oleje a syntetické komponenty se vyrábějí uvedeným technologickým postupem především proto, že látky žádaných vlastností nelze dosud známými způsoby získat tak, jak bylo uvedeno u výroby minerálních olejů Se syntetickými a polosyntetickými oleji je zpravidla nutné nakládat odlišně než s minerálními. Další rozdělení motorových olejů - Motorové oleje Motorové oleje pro osobní automobily Motorové oleje pro smíšený vozový park Motorové oleje pro nákladní automobily Motorové oleje pro dvoudobé motory Starší typy motorových olejů -
Převodové oleje Oleje pro manuální převodovky Oleje pro hypoidní převodovky Oleje pro automatické převodovky Převodové oleje pro zemědělství
-
Průmyslové oleje Oleje ložiskové Oleje hydraulické Oleje průmyslové převodové Oleje pro kluzná vedení Oleje kompresorové Oleje turbínové Oleje válcové Oleje tmavé Separační prostředky Ostatní oleje 4
Motorové oleje Současný výrazný vývoj spalovacích motorů vyvolaný zejména zpřísněním limitů emisi výfukových plynů má svůj vliv i na vývoj motorových olejů. Ve formulacích motorových olejů pro moderní spalovací motory se tak ve větší míře uplatňuji moderní typy syntetických a hydro-krakovaných základových olejů umožňujících spolu s aditivy vytvořit oleje nové generace viskozitních tříd SAE OW-X, 5W-X, 10W-X, 15W-X. Tyto oleje potom umožňuji bezpečné mazání i těch nejvýkonnějších moderních spalovacích motorů, úsporu paliva i oleje, prodloužit intervaly výměny, snižuji opotřeben! a to zejména pil studených startech. Vhodnost motorového oleje pro konkrétní stroj, motor, výměnný interval je charakterizována zařazením do viskozitní třídy dle SAE J 300 a mezinárodních výkonových klasifikací a specifikaci motorových olejů nebo případně požadavky a schváleními významných výrobců automobilů a motorů. Tab1: Viskozitní klasifikace motorových olejů SAE J 300 OCT 97 Dynamická Mezní Kinematická Dynamická Viskozitní třída viskozita čerpatelnost viskozita viskozita mPa s v CCS při viskozita mPa.s. při 100 st.C při 150 st.C SAE 2 teplotě st.C (mm /s) (mPa.s.) st. C max min max 0W 3 250 při - 30 60 000 při - 40 3,8 5W 3 500 při - 25 60 000 při - 35 3,8 10W 3 500 při - 20 60 000 při - 30 4,1 15W 3 500 při - 15 60 000 při - 25 5,6 20W 4 500 při - 10 60 000 při - 20 5,6 25W 6 000 při - 5 60 000 při - 15 9,3 20 5,6 9,3 2,6 30 9,3 12,5 2,9 40 12,5 16,3 2,9 a) 40 12,5 16,3 3,7 b) 50 16,3 21,9 3,7 60 21,9 26,1 3,7 a) pro třídy SAE 0W, SW a 10W b) pro třídy SAE 15W, 20W, 25W a 40 Výkonová úroveň Výkonovou úroveň motorového oleje charakterizuji výkonové mezinárodni klasifikace a specifikace. Tyto klasifikace a specifikace potom umožňuji použiti oleje v konkrétním typu motoru s konkrétním výměnným intervalem. Běžně se pro výkonovou charakteristiku motorového oleje používají následující klasifikace a specifikace: ACEA - (Association děs Constructeurs Européens ďAutomobile, evropští výrobci automobilů), dřivé označení CCMC (Comrté děs Constructeurs ďAutomobile du Marché Commun) API - (American Petroleum Institute, USA) MIL-L - normy americké armády (používané i pro armády NATO) normy výrobců automobilů – např. MB, MAN, VW atd..
5
Specifikace motorových olejů evropských výrobců automobilů • ACEA 96,98 - specifikace platné od 1996 (první vydání), 1998 (druhé vydáni) - motorové oleje vhodné pro motory splňující emisní limity a další požadavky kladené na moderní spalovací motory Benzinové motory: A1 - základní výkonová úroveň motorového oleje pro moderní benzínové motory A2 - standardní motorové oleje pro moderní benzínové motory A3 - motorové oleje vysoké kvality pro moderní benzinové motory Naftové motory pro osobni automobily: B1 - základní výkonová úroveň motorového oleje pro moderní naftové motory osobních automobilů B2 - standardní motorové oleje pro moderní naftové motory osobních automobilů B3 - motorové oleje vysoké kvality pro moderní naftové motory osobních automobilů B4 - motorové oleje určené zejména pro naftové motory osobních automobilů s přímým vstřikem Naftové motory pro nákladní automobily: E1 - základní výkonová úroveň motorového oleje pro moderní naftové motory nákladních automobilů E2 - standardní motorové oleje pro moderní naftové motory nákladních automobilů E3 - motorové oleje vysoké kvality pro moderní naftové motory nákladních automobilů E4 - motorové oleje určené zejména pro naftové motory nákladních automobilů splňujících EURO 2 a EURa 3 spolu s možnosti extrémního prodlouženi intervalu výměny Výkonová klasifikace motorových olejů dle API Benzínové motory SA - neaditivované motorové oleje bez zvláštních požadavků na vlastnosti pro motory vyráběné v letech 1940-1950 SB - motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1950-1960 se zvýšenými požadavky na termooxidační, proti-korozní a protioděrové vlastnosti SC - motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1964-1967 pracující při středním a částečné zvýšeném namáhání, podporující tvorbu úsad a korozi, obsahuji přísady proti vysokoteplotním úsadám, nízkoteplotním kalům, korozi, rezivěni a opotřebeni SD - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1968 se zvýšenými požadavky na olej, obsahuji přísady proti vysokoteplotním úsadám, korozi, rezivěni a opotřebeni a proti nízkoteplotním kalům SE - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1972 pracující za zvlášť nepříznivých provozních podmínek, obsahuji přísady proti vysokoteplotním úsadám a nízkoteplotním kalům, proti rezivěni, korozi a opotřebeni SF - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1980 včetně motorů používajících bezolovnatý benzin, obsahuj) kompletní soubor zušlechťujících přísad SG - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1989 pracující za zvlášť nepříznivých provozních podmínek, včetně motorů používajících bezolovnatý benzin, obsahuji kompletní soubor zušlechťujících přísad SH - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1994 pracující v nejnáročnějších provozních režimech za vysokých otáček motoru, s přeplňováním a s prodlouženými intervaly výměn SJ - motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1996 se zvýšenými požadavky (oproti API SH) zejména na odparnost a termooxidační stabilitu Naftové motory CA - motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1940-1960, nepřeplňované, pracující s palivem s nízkým obsahem siry za mírných provozních podmínek, obsahují přísady proti vysokoteplotním úsadám a proti korozi ložisek
6
CB - motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1949-1964, nepřeplňované, pracující s palivem s vyšším obsahem síry za ztížených provozních podmínek, obsahuji přísady proti vysokoteplotním úsadám a proti korozi ložisek CC - motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1964- 1970, nepřeplňované až mírně přeplňované, pracující v nákladních automobilech a traktorech za podmínek mírných až těžkých, obsahují přísady proti vysokoteplotním úsadám a nízkoteplotním kalům, korozi a rezivěni CD - motorové oleje pro motory vyráběné po roce 1970, nepřeplňované až vysoce přeplňované, u nichž je důležitá vysoce účinná schopnost oleje potlačovat vznik opotřebení koroze a vysokoteplotních úsad při používání paliva různých kvalit včetně vysokého obsahu siry, obsahuji kompletní soubor zušlechťujících přísad CE - motorové oleje pro motory vyráběné po roce 1983, mime až vysoce přeplňované, pracující ve . ztížených podmínkách často při prodloužených intervalech výměn obsahují kompletní soubor zušlechťujících přísad CF - (platí od roku 1994) nahrazuje klasifikaci CD, motorové oleje zejména pro terénní vozidla spalující paliva různé kvality CF-4 - motorové oleje pro moderní vznětové čtyřtaktní motory zejména americké konstrukce vyráběné od roku 1990 CG-4 - motorové oleje pro moderní vznětové čtyřtaktní motory zejména rychloběžné a americké konstrukce spalující palivo s obsahem do 0.5% síry a pro motory splňující emisní limity CH-4 - motorové oleje pro moderní vznětové naftové motory splňující emisní limity s prodlouženými intervaly výměn Starší specifikace motorových olejů evropských výrobců automobilů CCMC Benzínové motory G1 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro benzínové motory s normálním zatížením, odpovídá zhruba klasifikaci API SE G2 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro benzínové motory vyráběné po roce 1980, odpovídá zhruba klasifikaci API SF G3 - specifikace platná od roku 1980, lehkoběžné motorové oleje viskozitních tříd 5W-x, 10W-X pro benzinové motory vyráběné po roce 1980, odpovídá zhruba klasifikaci API SF s mírně vyššími požadavky G4 - specifikace platná od roku 1990, multigrádní motorové oleje pro benzinové motory vyráběné po roce 1989, odpovídá zhruba klasifikaci API SG G5 - specifikace platná od roku 1990, multigrádní lehkoběžné motorové oleje Viskozitních tříd 5W-x, 10W-X pro benzinové motory vyráběné po roce 1989, odpovídá zhruba klasifikaci API SG s mime vyššími požadavky Naftové (vznětové) motory pro osobní automobily PD1 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro přeplňované a nepřeplňované naftové motory osobních automobilů PD2 - specifikace platná od roku 1990, motorové děje pro přeplňované i nepřeplňované naftové motory osobních automobilů vyráběné po roce 1990 Naftové (vznětové) motory pro nákladní automobily D1 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro přeplňované i nepřeplňované motory s normálním zatížením vyráběné v 60. a 70. letech D2 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro přeplňované i nepřeplňované motory s vyšším zatížením vyráběné po roce 1970 D3 - specifikace platná od roku 1980, motorové oleje pro přeplňované i nepřeplňované motory s nejvyšším zatížením s možností výrazného prodlouženi výměnných intervalů tzv. SHPD oleje
7
D4 - specifikace platná od roku 1990, motorové oleje pro přeplňované i nepřeplňované motory s možnosti prodlouženi výměnných intervalů, nahrazuje specifikace CCMCD1.D2 D5 - specifikace platná od roku 1990, motorové oleje pro přeplňované i nepřeplňované motory s nejvyšším zatížením s možností výrazného prodloužení výměnných intervalů tzv. SHPD oleje.nahrazuje CCMC D3 Specifikace a schválení výrobců motorů Někteří výrobci motorů mají speciální požadavky na motorové oleje a schvalují oleje pro použití ve svých automobilech. Mezi nejznámější patři zejména němečtí výrobci automobilů. Charakteristika je na následujících řádcích. DAIMLER-BENZ MB 227.0/1 - odpovídá přibližně ACEA E1 MB 228.0/1 - odpovídá přibližně ACEA E2 MB 228.2/3 - odpovídá přibližně ACEA E3 MB 2284/5 - odpovídá přibližně ACEA E4 MB 229.1 - odpovídá přibližně ACEA A3/B3 Každá tato specifikace má potom charakteristické použití ve vozidlech dle typu a různou výměnnou lhůtu. VW VW 500.00 (benzinové motory), odpovídá ACEA A3 VW 501.01 (benzínové motory), odpovídá ACEA A2 VW 505.00 (naftové motory včetně přeplňovaných), odpovídá ACEA B3 MAN MAN 270/271 - odpovídá přibližně ACEA E1/E2 MAN M3275 - odpovídá přibližně ACEA E3 MAN M3277 - odpovídá přibližně ACEA E3/E4 Také specifikace tohoto výrobce máji potom vliv na použití v různých typech vozidel této značky a na výměnný interval motorového oleje. Dvoudobé benzínové motory Také oleje pro dvoudobé spalovací motory mají své zatříděni do výkonových specifikací. Na dalších řádcích jsou nejčastěji používané specifikace. API TA/JASO FA - málo zatížené dvoudobé benzínové motory mopedů apod. API TB/JASO FB - vysoce zatížené středněobjemové dvoudobé benzínové motory skútrů apod. API TC/JASO FC - vysokovýkonné, vysoce zatížené, vysokootáčkové dvoudobé benzínové motory motocyklů, zemědělské a zahrádkářské techniky apod.
8
Převodové oleje Také automobilové převodové oleje prodělaly v poslední době výrazný vývoj zaměřený zejména na dlouhou životnost. Hovoří se tak o tzv. celoživotnostní náplni, kdy se olej mění až po generální opravě převodového ústroji (cca po 160 000 km apod.). Obdobně jako je tomu u motorových olejů vhodnost převodového oleje do konkrétního převodového ústroji je charakterizována zaražením oleje do viskozitní třídy dle SAE a mezinárodních výkonových klasifikací a specifikací případně schválením významných výrobců převodovek, náprav apod. Tab2:Viskozitní klasifikace automobilových převodových olejů SAE J306 Kinematická Maximální viskozita při 100 Kinematická viskozita při 100 st.C Viskozitní třída teplota při st.C 150 000 mPa.s. SAE min. (mm2/s) max. (mm2/s) st.C 70W 75W 80W 85W 90 140 250
-55 -40 -26 -12
4,1 4,1 7,0 11,0 13,5 24,0 41,0
24,0 41,0
Čísla jednotlivých tříd nemají vztah ani k nějaké fyzikální veličině, ani k viskozitním třídám motorových olejů. Nelze také říci, že převodové oleje zimních tříd není možné použit v létě a naopak. Podobně, jak je tomu u motorových olejů, dělí se převodové oleje na jednostupňové a vícestupňové. Jednostupňové jsou charakterizovány jednou třídou např. SAE 90. Vícestupňové jsou označeny kombinaci zimní a letní třídy např. SAE 80W-140. Takto charakterizovaný převodový olej má potom při nízkých teplotách vlastnosti oleje SAE 80 a při vysokých teplotách vlastnosti oleje SAE 140 (viz tabulka). Výkonová úroveň Pro označeni výkonové úrovně převodového oleje se používá klasifikace dle API (American Petroleum Institute, USA). Kromě této klasifikace se používají k charakterizaci výkonové úrovně převodového oleje ještě normy významných výrobců automobilů a převodových ústrojí např. MAN, VOLVO, VW, MB, ZF a pod.. V kategorii olejů pro automatické převodovky se potom uplatňuji normy významných výrobců výhradně např. GM DEXRON, Allison, VOITH, Ford Mercon, ZF. Klasifikace převodových olejů dle API GL-1 - neaditivované převodové oleje pro manuálně razené převodovky a nízké namáhání GL-2 - neaditivované převodové oleje pro manuálně razené převodovky a střední namáhání GL-3 - nízkoaditivované oleje pro manuálně razené převodovky, pro středně těžké zatížení a soustrojí s kuželovými koly GL-4 - vysoceaditivované převodové oleje určené zejména pro mazáni manuálně razených převodovek, náprav s hypoidními převody s malým přesazením os mobilní techniky GL-5 - vysoceaditivované převodové oleje pro nejtěžší podmínky provozu, pro hypoidni převody s velkým přesazením os a pro převody s proměnným zatížením 9
GL-6 - převodové oleje pro hypoidní převody pracující v extrémních podmínkách (téměř nepoužíváno) GL - Gear Lubricant Průmyslové oleje Také v oblasti průmyslových olejů se stále více prosazuji moderní typy základových olejů, jako jsou oleje hydro-krakované nebo oleje syntetické. Použit! těchto základových olejů a moderních aditiv potom umožňuje vyrobit špičková oleje pro moderní stroje s prodlouženou životnost! a dalšími zlepšenými vlastnostmi. Průmyslové oleje jsou charakterizovány a popisovány nejčastěji zařazením dle norem ISO a DIN. Důležitou součást! může být v některých, případech také zařazení nebo případné schválení dle norem významných výrobců strojů a zařízení. Viskozitní charakteristika Průmyslová maziva jsou charakterizována viskozitní klasifikaci dle normy ISO 3448. Charakteristickou hodnotou je hodnota kinematické viskozity při 40°C. Jednotlivé třídy spolu s příslušnými viskozitami jsou v následující tabulce. Tab3: Viskozitní klasifikace průmyslových olejů ISO 3448/ASTM D 2422 Kinematická Viskozitní třída viskozita při 40 Kinematická viskozita při 40 st.C st.C SAE min. (mm2/s) max. (mm2/s) ISO VG 2 ISO VG 3 ISO VG 5 ISO VG 7 ISO VG 10 ISO VG 15 ISO VG 22 ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150 ISO VG 220 ISO VG 320 ISO VG 460 ISO VG 680 ISO VG 1000 ISO VG 1500
1,98 2,88 4,14 6,12 9,00 13,5 19,8 28,8 41,4 61,2 90,0 135 198 288 414 612 900 1350
2,42 3,52 5,06 7,48 11,0 16,5 24,2 35,2 50,6 74,8 110 165 242 352 506 748 1100 1650
10
Klasifikace průmyslových olejů dle norem ISO a DIN Klasifikace průmyslových maziv ISO 6743 A - oleje pro ztrátové mazáni C - oleje pro ozubené převody D - oleje pro kompresory F - oleje pro ložiska, uložení vřeten a příslušné spojky G - oleje pro kluzná vedení H - oleje pro hydraulické soustavy T - oleje pro turbíny DIN 51 502 AN - normální mazací oleje (DIN 51 501) C - oleje pro oběhové mazání (DIN 51 517) CG - oleje pro kluzná veden! H (HV) - hydraulické oleje (DIN 51 524) K - oleje pro chladící stroje (DIN 51 503) TD - mazací a regulační děje (DIN 51 515) V - kompresorové oleje (DIN 51 506) Oleje pro ztrátové mazání ISO 6743/1 –A AN - rafinované ropné oleje Oleje pro ozubme převody DIN 51 517 část 1, C - neaditivované oleje část 2, CL - oleje C s přísadou proti oxidaci a korozi část 3, CLP - oleje CL s přísadou proti opotřeben! (L-protikorozní a protioxidační vlastnosti, Pprotioděrové vlastnosti) Oleje pro kompresory ISO 6743/3A –D DA (kompresory vzduchové) DAA- málo zatížené DAB - středně zatížené DAČ - vysoce zatížené Viskozitní klasifikace motorových olejů Viskozita (vazkost, vnitřní tření) je odpor, jímž tekutina působí proti silám snažícím se posunout její nejmenší částice. Na stykové ploše dvou vrstev tekutiny pohybujících se různou rychlostí se projevuje viskozita tečným napětím, jímž se snaží rychlejší vrstva urychlovat pomalejší, a ta naopak zadržovat vrstvu rychlejší. Viskozita je tedy jednou z nejdůležitějších vlastnosti, která ovlivňuje tokové vlastnosti látek. Určuje vlastně režim mazání, tvorbu a únosnost mazacího filmu, velikost odporu pohyblivých částí, těsnicí schopnost a čerpatelnost (čerpatelnost charakterizuje chování za nízkých teplot a vyjadřuje schopnost být nasávaný do olejového čerpadla a vytlačovaný z něj). Vlivem tlaku a teploty se viskozita oleje mění. Tyto závislosti určují vlastnosti použitého oleje. Mírou této závislosti je koeficient viskozity. V praxi se nejvíce uplatňuje jako viskozitní index. Viskozita se měří přístrojem zvaným viskozimetr. Stanovuje se podle doby průtoku daného množství oleje kapilárou za přesně dané teploty. Dalšími ze způsobů jsou měření podle rychlosti pádu kuličky v kapalině nebo měření na základě přenosu rotačního momentu. Nejrozšířenější je první z uvedených způsobů měření.
11
Viskozitní index oleje je bezrozměrová veličina udávající vliv teploty na viskozitu oleje v porovnání s dvěma řadami standardních olejů (oleje z mexické ropy a oleje z pensylvánské ropy), které mají při teplotě 98,89 DC (210 DF) stejnou viskozitu jako zkušební olej. Z toho vyplývá, že oleje s vyšším viskozitním indexem mají příznivější průběh viskozitně-teplotní závislosti než olej s nižším viskozitním indexem. Existuje vzorec pro výpočet viskozitního indexu z viskozit dvou hraničních teplot (nejčastěji v intervalu 40 až 100 DC). O základní rozdělení do tzv. viskozitních tříd se postarala Společnost amerických inženýrů (Society of Automotive Engineers), známá pod zkratkou SAE, která se již v roce 1926 zabývala vypracováním zásad třídění olejů podle viskozity.
Odpadní oleje a nakládání s nimi Charakteristika odpadních olejů Odpadní oleje vznikají vyřazením motorových, převodových a dalších olejů z provozu po skončení doby jejich životnosti v důsledku jejich znečištění mechanickými látkami, vodou a provozními kapalinami či produkty degradace (způsobené oxidací či tepelným namáháním) původních (čerstvých) olejů a jejich přísad. Vznikají při výměně olejových náplní motorů a převodovek automobilů v servisech motorových vozidel, či při individuální výměně apod. Dále vznikají při výměně olejových náplní strojního zařízení, elektrozařízení a převodovek a při obrábění kovů. Zařazování odpadů a • Zařazování odpadů podle Katalogu odpadů Původce a oprávněná osoba jsou povinni pro účely nakládání s odpadem odpad zařadit podle Katalogu odpadů, který Ministerstvo životního prostředí vydá prováděcím právním předpisem. V případech, kdy nelze odpad jednoznačně zařadit podle Katalogu odpadů, zařadí odpad Ministerstvo životního prostředí na návrh příslušného okresního úřadu. Na toto nařízení se nevztahuje správní řád. Ministerstvo životního prostředí stanoví vyhláškou a) Katalog odpadů b) Postup pro zařazování odpadu podle Katalogu odpadů c) Náležitosti návrhu okresního úřadu na zařazení odpadu podle katalogu odpadů •
Zařazování odpadu podle kategorií
Původce a oprávněná osoba jsou povinni pro účely nakládání s odpadem zařadit odpad do kategorie nebezpečný, je- li a) uveden v Seznamu nebezpečných odpadů uvedeném v prováděcím právním předpisem b) smíšen nebo znečištěn některou ze složek uvedených v Seznamu složek, které činí odpad nebezpečným smíšen nebo znečištěn některým z odpadů uvedených v seznamu nebezpečných odpadů uvedeném v prováděcím právním předpise [1] Katalog odpadů
12
Jedná se o rozsáhlé pojednání všech druzích odpadů. Zde bude vypsána pouze jedna skupina z celé řady dalších a tou je skupina 13, která pojednává o olejích. Jejich kódy a názvy jsou v následující tabulce Tab4: Katalog odpadů 13 01
1. Odpadní hydraulické oleje
13 01 01 13 01 04 13 01 05 13 01 09 13 01 10 13 01 11 13 01 12 13 01 13 13 02
Hydraulické oleje obsahující PCB Chlorované emulze Nechlorované emulze Chlorované hydraulické minerální oleje Nechlorované hydraulické minerální oleje Syntetické hydraulické oleje Snadno biologicky rozložitelné hydraulické oleje Jiné hydraulické oleje
13 02 04 13 02 05 13 02 06 13 02 07 13 02 08 13 03
Chlorované minerální oleje motorové, převodové a mazací Nechlorované minerální oleje motorové, převodové a mazací Syntetické motorové, převodové a mazací oleje Snadno biologicky rozložitelné motorové, převodové a mazací oleje Jiné motorové, převodové a mazací oleje
2. Odpadní motorové, převodové a mazací oleje
3. Odpadní izolační a teplonosné oleje
13 03 01 13 03 06 13 03 07 13 03 08 13 03 09 13 03 10 13 04
Odpadní izolační nebi teplonosné oleje s obsahem PCB Minerální chlorované izolační a teplonosné oleje neuvedené pod číslem 13 03 01 Minerální nechlorované izolační a teplonosné oleje Syntetické izolační a teplonosné oleje Snadno biologicky rozložitelné izolační a teplonosné oleje Jiné izolační a teplonosné oleje
13 04 01 13 04 02 13 04 03
Oleje ze dna lodí vnitrozemské plavby Oleje z kanalizace přístavních mol Oleje ze dna jiných lodí
4. Oleje z lodního dna
13
13 05
13 0501 13 05 02 13 05 03 13 05 06 13 05 07 13 05 08 13 07
13 07 01 13 07 02 13 07 03 13 08
13 08 01 13 08 02 13 08 99
5. Odpady z odlučovačů oleje Pevný podíl z lapáků písku a odlučovačů oleje Kaly z odlučovačů oleje Kaly z lapáků nečistot Olej z odlučovačů oleje Zaolejovaná voda z odlučovačů oleje Směsi odpadů z lapáků písku a z odlučovačů oleje
6. Odpady kapalných paliv Topný olej a motorová nafta Motorový benzín Jiná paliva
7. Odpadní oleje blíže nespecifikované Odsolené kaly nebo emulze Jiné emulze Odpady jinak blíže neurčené
Má- li odpad jednu nebo více nebezpečných vlastností uvedených v příloze č. 1, jsou původce a oprávněná osoba, která s odpadem nakládá, povinni zařadit tento odpad jako nebezpečný a nakládat s ním jako s nebezpečným, i když nesplňuje podmínky uvedené v odstavci 1 [3]. S ohledem na strukturu spotřeby mazacích olejů v ČR lze odhadnout celkovou produkci odpadních olejů na 110 000 t/rok. Sběr odpadních olejů (kód 120106-10, 130101-130601) kontrolovanou sběrovou sítí v průběhu 90. let rapidně klesal až na 22 - 25 000 t/rok. Návratnost odpadních olejů 15 - 17 % z prodaných mazacích olejů se v posledních letech rovněž nemění. Značné množství odpadních olejů je odstraňována nekontrolovaným způsobem (spalování v malých zařízeních). Problémem je především malá návratnost motorových a převodových olejů.
14
Tab5: Přednosti a nedostatky recyklace odpadů Přednosti
- aktivity soukromých subjektů při výstavbě regeneračních zařízení - existence regeneračních jednotek v blízkém zahraničí - kvalitní odborná základna
Nedostatky
- nízká vratnost odpadních olejů do kontrolované sítě - spalování neupravených odpadních olejů v malých zařízeních (riziko spalování i odpadů s obsahem PCB) nízké právní vědomí - lokální absence sběrných míst prvého stupně
Analýza současného stavu hospodaření s odpadními oleji v ČR V období do roku 2005 se v optimistickém scénáři vývoje hospodářství počítá s mírným nárůstem spotřeby mazacích olejů (nárůst počtu motorových vozidel, růst průmyslové a stavební výroby), přičemž jsou zohledněny kvalitativní změny používaných olejů (prodlužování výměnných lhůt). Tab6: Prognóza spotřeby mazacích olejů v ČR (tis. t/rok) Výrobek
19991)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
46,6
46-472)
45-48
45-50
46-50
47-50
47-50
9
8,5-9,5
8,5-9,5
8,5-10
8,5-10
8,0-10
8,0-10
44,6
45
45-46
45-48
46-50
46-51
47-51
38,5
37-38
35-37
33-37
32-36
31-35
31-35
138,7
136,5139,5
133,5- 131,5-145 132,5-146 132-146 133-146 140,5
motorové oleje převodové oleje průmyslové oleje ostatní oleje CELKEM 1) skutečnost 2) podle tempa hospodářského vývoje Hlavní cíle v nakládání s odpadními oleji · zvýšení návratnosti odpadních olejů, · zvýšení podílu regenerovaných (vyšší stupně rafinace) odpadních olejů. Do roku 2005 musí (v důsledku zákazu spalování v zařízeních pod 3 MW) vzrůst návratnost odpadních olejů na úroveň 35 % (do roku 2010 na úroveň 50 %, kterou lze v podmínkách ČR považovat za maximum). Tím vzroste množství odpadních olejů procházejících autorizovanou sběrovou sítí (odborné firmy s odpovídajícím technickým a personálním vybavením) do roku 2005 na 50000 t/rok (do roku 2010 na 70000 t/rok). Podíl regenerovaných odpadních olejů musí dosáhnout do roku 2005 60 % (do roku 2010 90 %); s ohledem na kvalitativní požadavky kladené spotřebiteli na čerstvé oleje, nelze počítat s
15
významným podílem olejové báze vyrobené z odpadních olejů při výrobě čerstvých olejů. Regenerací odpadních olejů budou tedy vyráběny především kvalitní topné a fluxační oleje. K realizaci stanovených cílů nutno použít administrativní, ekonomické a technickoorganizační nástroje. K administrativním nástrojům patří především zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých zákonů, nařízení vlády č. 31/1999 Sb., kterým se stanoví seznam výrobků a obalů, na něž se vztahuje povinnost zpětného odběru, a připravovaná vyhláška MŽP ČR, kterou se upravují některá ustanovení zákona č. 185/2001 Sb. (o podrobnostech nakládání s odpady), popř. další předpisy (návrh zákona o ochraně ovzduší a o změně některých zákonů. Tyto a další předpisy, vedle všeobecných požadavků, ukládají: · zajistit zpětný odběr, · zajistit třídění a oddělené shromažďování odpadních olejů, · zajistit přednostně regeneraci odpadních olejů, · zajistit spalování odpadních olejů, pokud regenerace není možná, · zabránit smíšení odpadních olejů s odpady obsahujícími PCB, · zákaz spalování odpadních olejů v zařízeních pod 3 MW tepelného výkonu. Hlavním ekonomickým nástrojem je zásada “znečišťovatel platí” (Státní politika životního prostředí 2001). Zavedení recyklačního poplatku (při nákupu nového oleje) se nepředpokládá. Technicko-organizační nástroje tvoří sběrová síť, přepravní a zpracovatelské kapacity. Na základě dlouholeté činnosti specializovaných firem zabývajících se sběrem a přepravou odpadních olejů lze konstatovat, že tyto kapacity jsou vybudovány a jsou dostatečné; navíc povinné osoby využívají ke sběru odpadních olejů stávající distribuční sítě čerstvých olejů v rámci rozšiřování služeb zákazníkům. Kapacity pro vyšší stupně rafinace odpadních olejů v současné době v ČR chybí (existuje však možnost exportu odpadních olejů k regeneraci do blízkého zahraničí). V různém stadiu příprav jsou regenerační technologie tří soukromých subjektů (Česká Lípa, Třinec, Zlín), prvá dvě s roční kapacitou 30 000 t odpadních olejů.
16
Tab7: Přehled investičních nákladů do roku 2010 (mil. Kč) Zařízení
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 CELKEM 6
17
16
20
15
-
-
-
-
-
74
-
195
25
-
-
-
-
-
-
-
220
-
-
150
-
-
-
-
-
-
-
150
6
212
181
20
15
-
-
-
-
-
444
dobudování sběrných míst prvého stupně (čerpací stanice, sběrné dvory) regenerační zařízení (Česká Lípa) regenerační zařízení (Třinec) CELKEM Celkové investiční náklady spojené s nakládáním s odpadními oleji budou 444 mil. Kč a budou hrazeny soukromými investory (za podmínky garance stabilního podnikatelského prostředí v této oblasti ze strany státu), popř. z obecních rozpočtů (70 mil. Kč). Žádoucí bude zřídit na SFŽP zvláštní program pro podporu klíčových investic (zejména soukromých) v OH zajišťujících harmonizaci s EU. Při předpokládaném udržení současných cen ropných produktů, lze předpokládat samofinancovatelnost systému nakládání s odpadními oleji (při nárůstu množství odpadních olejů nad 50 000 t/rok mohou dokonce jednotlivé subjekty zajistit reprodukci základních prostředků).
17
Účinná spolupráce se předpokládá především v rámci kontrolní činnosti (dodržování zákazu spalování odpadních olejů v zařízeních pod 3 MW) s krajskými orgány veřejné správy v OH a s živnostenskými úřady. Existující a připravované kapacity pro nakládání s odpadními oleji budou analyzovány a zpřesněny v krajských koncepcích odpadového hospodářství, které regionálními opatřeními musejí zabezpečit stanovené cíle sběru odpadních olejů. Odpadní oleje Podle zákona č. 125/1997 se odpadními oleji rozumí jakékoliv minerální nebo syntetické mazací nebo průmyslové oleje, které se staly nevhodnými pro původní použití, zejména použité oleje ze spalovacích motorů a převodové oleje a rovněž minerální a syntetické oleje, oleje pro turbíny a hydraulické oleje. Podle směrnice 75/439/EHS jsou odpadní oleje jakékoli minerální nebo syntetické mazací nebo průmyslové oleje, které se staly nevhodnými pro použití, pro které byly původně určeny. V této práci, která je soustředěna na problematiku použitých motorových olejů, se pro tyto používá pojmu použité oleje. Zpracování olejů recyklací na polotovary pro výrobu topných a mazacích olejů Obecné technické požadavky na zařízení k recyklaci použitých olejů jsou podrobně popsány ve Vyhlášce č. 338/1997 Sb. Zařízení může být provozováno pouze v souladu se schválenou projektovou dokumentací. V dnešní době se k regeneraci olejů používají jednotky pracující na principu hydrogenace vodíkem, které produkují přibližně pětinu obtížně zneškodňovatelných odpadů proti dříve používaným jednotkám používajícím kyselinu sírovou a hlinitou. Jsou však finančně velmi náročné. Hlavním produktem recyklace jsou topné oleje, jejichž hlavní výhodou je nízký obsah síry. Výhřevnost těchto olejů je přibližně 400 000 kJ/kg, což je hodnota srovnatelná s prvotními topnými oleji. Vedle topných olejů lze vyrábět i motorové oleje, avšak pouze do úrovně API SC/CC. Z klasifikačních tabulek lze vyčíst, že oleje této úrovně jsou však minerální, určené pro zážehové/vznětové motory vyrobené v letech 1964 – 1967. Jejich využití je tedy vzhledem k současnému a budoucímu podílu takových vozidel minimální.
18
Závěr Asi nejsnazším způsobem jak efektivně nakládat s motorovými oleji je prodlužovat jejich životnost. Toho se dá docílit zvyšováním kvality olejů danou výrobními technologiemi tak i přesnou specifikací používaných olejů pro přesně daná použití. Ale i uživatel motorového vozidla může svým chováním zásadně zkrátit životnost oleje. - Používáním nekvalitní nafty nebo jejím nahrazováním lehkými topnými oleji dochází při spalování k vytvoření velkého množství vedlejších kyselých produktů. Tím vnitřek motoru více koroduje a styčné části se více opotřebovávají. Aby se tyto kyselé produkty zneutralizovaly, jsou vyráběny motorové oleje s alkalickou rezervou. - Nesprávným seřízením hnacího zařízení: zapalování, karburátor, vůle ventilů, špatné zapalovací svíčky, nečistota vzduchového filtru, nesprávné časování cyklů atd. - Zbytečným přesycováním morotu - Zbytečným chodem motoru - Nedodržováním předepsaných periodických kontrol s předepsanými výměnami těsnících prvků. Je nutné soustředit se na zpětný sběr vyjetých olejů a jejich další využití. Skládkování použitých olejů je i při dodržení všech bezpečnostních zásad velmi rizikovou metodou nakládání s použitými oleji, protože dochází ke shromažďování velkého objemu nebezpečných odpadů a případná nehoda na skládkovacím zařízení by zapříčinila nedozírné následky. V celém sběrném systému jsou vážné nedostatky, které neumožňují splnění požadovaných objemů sběru. Bude tedy nutné: - upravit povinnosti výrobců a distributorů čerstvých olejů, zvýhodnit subjekty zabývající se sběrem a nakládáním s použitými oleji - zajistit finanční zdroje pro dobudování sběrné sítě a stavbu nové recyklační jednotky – zavést recyklační přirážku k cenám čerstvých olejů - vhodným způsobem informovat veřejnost, aby byla navrhovaná opatření kladně přijata - upravit legislativu v dané oblasti, aby odpovídala požadavkům Evropské unie. Odpadové hospodářství se musí řídit zásadami, které v žebříčku hodnot staví životní prostředí na první příčku. - Zásada ochrany prvotních zdrojů, jakožto primárního požadavku na minimalizaci nároků na zdroje a zvyšování podílu využívaných druhotných surovin. Vysoká ekonomická výkonnost musí být v souladu s udržitelným využíváním přírodních zdrojů a s přijatelným objemem odpadů. - Zásada předběžné opatrnosti, zejména ve prospěch integrovaných environmentálních technologií. - Zásada prevence jako požadavek zabránit negativnímu dopadu odpadů na životní prostředí u zdroje znečištění. - Zásada „znečišťovatel platí“ - princip ekonomické odpovědnosti vyplývající ze stanoviska, že znečišťovatel zaplatí náklady, které jeho znečištění životního prostředí způsobuje. 19
-
-
-
Zásada „uživatel platí“ - princip sdílené a diferencované odpovědnosti - je stimulační zásada, která těm, kteří zdroj nebo výrobek užívají, dává podnět k odpovědnému chování. Zásada integrace (integrační princip) - otázky životního prostředí obecně a odpadového hospodářství odvozeně je třeba integrovat do všech oblastí a sektorů hospodářství, do všech úrovní rozhodování. Zásada subsidiarity - rozhodovací pravomoc a kompetence by měly být posunuty na co nejnižší možnou, odborně způsobilou úroveň rozhodování. Zásada nejlepší dostupné techniky (BAT) jako kritéria pro stanovení integrovaných environmentálních parametrů pro rozhodování o povolování výrobních činností. Zásada substituce, náhrady nebezpečných a škodlivých látek. Zásada soběstačnosti a proaktivnosti řešení jako výraz odpovědnosti za řízení odpadového hospodářství.
20
Použité informační zdroje [1] HRDLIČKA, Z.: Automobilové kapaliny, Praha: Grada Publishing, 1996. 119 s. ISBN 807169-332-4 [2] Koncepce odpadového hospodářství České republiky, kapitola 8.2.2 „Odpadní oleje“, Český ekologický ústav, listopad 2001. [3] KROTIL s.r.o., Rozdělení olejů a maziv, Dostupné z:
[4] SEMESTRÁLNÍ PRÁCE, Tobišek Martin, Lukášová Zdeňka Dostupné z
21
Obsah Úvod Problematika motorových olejů Rozdělení olejů Minerální Syntetické Polysyntetické Další rozdělení olejů Motorové oleje Převodové oleje Průmyslové oleje Odpadní oleje a nakládání s nimi Zařazování odpadů Katalog odpadů Analýza současného stavu hospodaření s odpadními oleji v ČR Hlavní cíle v nakládání s odpadními oleji Zpracování olejů recyklací na polotovary pro výrobu topných a mazacích olejů Závěr
22
2 3 3 4 4 4 4 5 9 10 12 12 13 14 15 18 19
