Zoeken


vhlde RSS Feed

Zoeken met Google

 

Advertenties andere sites

Home Mobiliteit Project FAME

Project FAME

F.A.M.E. (The Fuesical)
“I want to drive forever”
Onderzoek naar alternatieven voor koolzaadolie bij de productie van biodiesel.

Onze energievoorziening staat op dit moment volop in de belangstelling. Klimaatverandering, stijgende olieprijzen, luchtverontreiniging, toenemende mobiliteit, allemaal redenen om onze bestaande energiebronnen op korte termijn aan te passen. De huidige wereldbevolking gebuikt energie voor een aantal verschillende doeleinden. Verwarming, verlichting, industrie en transport zijn daarvan de belangrijkste. Aan de energiedragers voor transportdoeleinden worden specifieke eisen gesteld. Dit segment van de energiemarkt mag zich dan ook verheugen in een snel toenemende belangstelling van zowel de politiek als consumenten en producenten.

Onderzoeksvraag

Welke stoffen kunnen, als duurzaam alternatief voor koolzaadolie, dienen als grondstof voor biodiesel?

 

Opbouw Minerale Diesel

De eerste stap naar het vinden van een alternatief voor diesel, is begrijpen hoe minerale diesel zelf is opgebouwd en hoe een dieselmotor werkt.
In een dieselmotor werkt d.m.v. zelfverbranding onder druk. Hierbij kan het brandpunt van de brandstof niet te laag zijn(>100oC), omdat dit een goede werking van de motor benadeelt.
Dieselolie bestaat uit koolwaterstoffen en heeft met 9 tot 24 koolstofatomen langere ketens dan benzine. De kwaliteit van diesel wordt aangeduid met het ‘cetaangehalte’ , wat de onstekingsvertraging van het gasmengsel in de verbrandingskamer aanduid. Volgens de Europese norm moet diesel een cetaangehalte van ten minste 51 hebben op een schaal van ±15 tot 100. Ook is bij diesel het joodgetal(IV) van toepassing. De IV waarde wordt bepaald door de hoeveelheid dubbele bindingen. Als deze waarde te hoog is kan stolling optreden, met schade aan de motor tot gevolg. De Europese norm stelt dat diesel geen hogere IV waarde dan 115 mag hebben op een schaal van zo'n 10 tot 200.

Fatty Acid Methanol Esters

Koolzaadolie is een al bewezen alternatief voor minerale diesel. Om vast te stellen of andere oliën en vetten (lipiden) ook kunnen worden gebruikt, moeten eerst de eigenschappen van deze stoffen worden vastgesteld. Deze eigenschappen zijn afhankelijk van de lengte en structuur van de moleculen. Veel puur plantaardige oliën (PPOs) zijn te stroperig om als brandstof te worden gebruikt. Door middel van een proces genaamd ‘transesterificatie’ kan een PPO geschikt worden gemaakt als brandstof. Deze veresterde vetzuren worden ook Fatty Acid Methanol Esters (FAME) genoemd. Veelal word FAME gemengd met minerale diesel gebruikt, onder een afkorting als ‘B20’, waarin 20 het FAME gehalte aanduidt.
Voor een goede werking van een dieselmotor kan het stolpunt en de viscositeit van de brandstof niet te hoog zijn. Een oplossing hiervoor is vermenging van biodiesel met minerale diesel. Ook kan de hoeveelheid andere stoffen (resten van vetten, esters..) in het mengsel niet te hoog zijn.

Op grond van de gestelde voorwaarden kan worden bepaald welke oliën en vetten in aanmerking komen om als biodiesel te worden gebruikt.
Ten eerste kan olie worden verkregen door specifieke teelt van oliehoudende gewassen. In Europa is dit echter problematisch door de oppervlakte die nodig zou zijn om genoeg olie te produceren. In de VS, die meer oppervlakte ter beschikking hebben, is dit wel een goede optie.
Ten tweede zijn er reststromen, zoals frituurvet uit de horeca en slachtafval, die zich ook goed lenen voor biobrandstof.

Keuze Grondstof

De verschillende stoffen zijn door middel van criteria met elkaar vergeleken op duurzaamheid. Het eerste criterium is de herkomst. Als het om een reststroom gaat, is dit het hoogst gewaardeerd, omdat de stof niet geproduceerd is voor voedselproductie. Ook is er in dit geval geen concurrentie met de voedselproductie. Op de tweede plaats komt de teelt van bomen, omdat deze minder grondintensief zijn en minder afval produceren. Als laatste komen een- en tweejarige planten.
Het tweede criterium is de concurrentie met de voedselproductie. Reststromen als vetten worden gebruikt in veevoer, en ook veel oliehoudende planten worden als voeding of grondstof in voedingsmiddelen gebruikt. De hoogste waardering gaat uit naar geen concurrentie met de voedselproductie, de laagste naar concurrentie met menselijke voedselproductie.
De resultaten wijzen uit dat reststromen erg geschikt zijn, omdat ze nagenoeg geen andere functie hebben. Ook olieproducerende bomen komen hoog uit.
De kosten van reststromen zijn ook zeer laag in vergelijking met de teelt van gewassen.

Productie van Biodiesel

De productie van plantaardige olie naar biodiesel vindt in twee stappen plaats. Door toevoeging van een base worden de esterverbindingen verbroken. In dit proces, dat verzepen wordt genoemd, ontstaan glycerol en vetzuren. De vetzuren worden vervolgens veresterd met alcohol. Hierdoor word de olie minder stroperig en brandt deze schoner. Glycerol kan worden afgescheiden of in het eindproduct worden gelaten.

Strenge eisen aan brandstoffen hebben in Europa de ontwikkeling van kleinschalige productietechnieken voor biobrandstoffen sterk geremd. In de VS en Groot Brittannië zijn wel al initiatieven in deze richting ontplooid. Via internet zijn installaties voor de productie van biodiesel te koop aangeboden, voor prijzen rond de €3000,- De installaties zijn ook zelf te bouwen voor naar schatting €500,-
Grootschalige productie vindt wel al in toenemende mate plaats.
In Nederland is van rechtswege bepaald dat vanaf 2007 alle diesel aan de pomp 2% biodiesel moet bevatten. Aanvulling tot 5% is wettelijk toegestaan.

Wetgeving

Zolang het eindproduct aan de NEN-norm voldoet, kan elk basismateriaal worden gebruikt. Energiebelasting is ook van toepassing op biodiesel en bioethanol. Wel wordt een ander tarief toegepast voor deze plantaardige brandstoffen.
Biobrandstoffen zijn ook onderhevig aan het besluit emissie-eisen stookinstallaties milieubeheer A, tenzij de capaciteit van de inrichting voor het verbranden van afvalstoffen lager dan 1500 kg per uur is.
Tot 2010 is de norm voor NOx 200 mg/m³, na 2010 wordt dit 120 mg/m³.

Conclusies

Door middel van criteria als beschikbaarheid, concurrentie met voedingsproductie kosten etc. is bepaald dat biodiesel vervaardigd uit reststromen de meest duurzame optie is. Gelet op de regelgeving en beschikbaarheid scoort frituurvet het beste. Dierlijke vetten hebben als nadeel dat de samenstelling varieert en dat de uitgebreidere raffinage, voorafgaand aan de omzetting tot diesel, extra kosten en inspanningen met zich meebrengt.
Van de plantaardige oliën die uit teelten worden verkregen scoren de bomen als jatropha en wonderboom goed.
Technisch gezien zijn de mogelijkheden voor kleinschalige omzetting van grondstoffen tot biodiesel sterk in ontwikkeling. De beperkingen ten aanzien van inzameling, emissies en accijnzen zorgen er echter voor dat centrale verwerking op middelgrote schaal de meeste kansen biedt. Vanuit milieuoogpunt gezien is een zo kort mogelijke lijn tussen bron en verwerking te verkiezen, omdat op die manier vervuilende transportbewegingen zo veel mogelijk worden voorkomen.

Onderzoeksproducten


Uit dit onderzoek zijn de volgende producten voortgekomen:

Duurzame energie realiteit

vhlde_xklijnsma_200704_koolzaad03.jpg