Biodiesel

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Bas yang menggunakan biodiesel
Model pengisi ruang bagi etil stearat, atau etil ester asid stearik, etil ester yang dihasilkan dari kacang soya atau minyak canola dan etanol.
Model pengisi ruang bagi metil linoleat, atau metil ester asid linoleik, metil ester biasa yang dihasilkan dari kacang soya atau minyak canola dan metanol.

Biodiesel merujuk kepada bahan api diesel berasaskan minyak sayuran atau lemak haiwan yang terdiri daripada rantaian panjang alkil (metil, propil atau etil) ester. Biodiesel biasanya dihasilkan melalui tindak balas kimia lipid (contoh, minyak sayuran, lemak haiwan dengan alkohol.

Biodiesel bertujuan untuk digunakan dalam enjin diesel piawaian dan dengan itu berbeza dari minyak sayuran langsung yang digunakan sebagai bahan api enjin diesel diubah suai. Biodiesel boleh digunakan sendirian, atau dicampur dengan petrodiesel.

Istilah "biodiesel" adalah piawai sebagai mono-alkil ester di Amerika Syarikat.[1]

Campuran[sunting | sunting sumber]

Campuran biodiesel dan diesel berasaskan hidrokarbon biasa merupakan keluaran paling biasa diedarkan bagi kegunaan pasaran bahanapi retail diesel. Kebanyakan dunia menggunakan sistem yang dikenali sebagai faktor "B" bagi menyatakan jumlah biodiesel dalam sebarang campuran bahanapi: bahanapi yang mengandungi 20% biodiesel dilabel B20, sementara biodiesel tulin dikenali sebagai B100.[2] Adalah biasa di USA untuk melihat B99.9 kerana kredit cukai kebangsaan diberikan kepada entiti pertama yang mencampurkan diesel petrolium dengan biodiesel tulin. Campuran 20 peratus biodiesel dengan 80 peratus diesel pertolium (B20) biasanya boleh digunakan dalam enjin diesel tanpa pengubahsuaian. Biodiesel juga boleh digunakan dalam bentuk tulin (B100), tetapi mungkin memerlukan pengubahsuaian enjin tertentu bagi mengelak masaalah penyelenggaraan dan prestasi. Mencampur B100 dengan diesel petrolium boleh dicapai dengan:

  • Mencampur dalam tangki di titik pengilangan sebelum diedar kepada lori tangki
  • Mencampur dalam lori tangki (mencampur peratusan tertentu Biodiesel dan diesel pertolium)
  • Campuran ditalian ("In-line mixing"), dua komponen tiba ke lori tangki serentak.
  • Campuran pam meter, meter diesel petrolium dan Biodiesel diset pada X isipadu, pem pemindah menarik dari sumber dan campuran lengkap apabila meninggalkan pam.

Kegunaan[sunting | sunting sumber]

Biodiesel boleh digunakan dalam bentuk tulin (B100) atau boleh dicampur dengan diesel petrolium pada sebarang kepekatan dalam kebanyakan enjin diesel suntikan, Enjin kereta api biasa baru bertekanan amat tinggi (29,000 psi) memiliki had pengilangan ketat B5 atau B20 ergantung kepada pengilang. Biodiesel memiliki ciri-ciri pelarut berbeza berbanding petrodiesel, dan akan merosotkan gasket dan saluran getah asli dalam kenderaan (kebanyakan kenderaan yang dihasilkan sebelum 1992), sungguhpun ini cenderung haus secara semulajadi dan kemungkinannya telah digantikan dengan FKM, yang tidak bertindak balas dengan biodiesel. Biodiesel telah diketahui menghapuskan mendakan sisi pada salur bahanapi yang menggunakan petrodiesel sebelumnya.[3] Hasilnya, penapis minyak mungkin tersumbat dengan partikel sekiranya pertukaran kepada bahan api tulin dibuat mengejut. Dengan itu, ia dicadangkan untuk menukar penapis bahanapi pada enjin dan pemanas sejurus selepas bertukar kepada campuran biodiesel.[4]

Pengagihan[sunting | sunting sumber]

Sejak Akta Polisi Tenaga 2005 diluluskan kegunaan biodiesel semakin meningkat di Amerika Syarikat.[5] Di Eropah, Tanggung jawab Bahanapi Pengangkut Boleh diperbaharui ("Renewable Transport Fuel Obligation" memerlukan pembekal bagi memasukkan 5% bahan api boleh diperbaharui dalam semua bahanapi pengangkutan di EU sejak 2010. Bagi diesel jalan, ini bererti 5% biodiesel.

]</ref>

Biodiesel merupakan cecair yang memiliki warna berbeza — antara keemasan dan perang gelap — bergantung kepada stok suapan pengeluarkan. Ia tidak bergaul ("miscible") dengan air, memiliki tahap didih yang tinggi dan tekanan wap rendah. *Tahap nyala biodiesel (>130 °C, >266 °F)[6] jauh lebih tinggi berbanding diesel petrolium (64 °C, 147 °F) atau minyak tanah (−45 °C, -52 °F). Diesel bio memiliki ketumpatan kurang ~ 0.88 g/cm³ berbanding air.

Biodiesel memiliki hampir tiada belerang, dan seringkali digunakan sebagai tambahan kepada bahanapi Diesel Belerang Amat Rendah ("Ultra-Low Sulfur Diesel - ULSD").

Keserasian bahan[sunting | sunting sumber]

  • Plastik: High density polyethylene (HDPE) adalah serasi tetapi polyvinyl chloride (PVC) perlahan-lahan terurai. Polisterin ("Polystyrenes") dilarutkan apabila bersentuhan dengan biodiesel.
  • Logam: Biodiesel menjejaskan bahan berasaskan tembaga (contoh. loyang), dan ia turut menjejaskan zink, timah, lead, dan besi tuang. Keluli tahan karat (316 dan 304) dan aluminum tidak terjejas.
  • Getah: Biodiesel turut menjejaskan jenis getah asli yang terdapat dalam komponen enjin lama. Kajian turut mendapati bahawa fluorinated elastomers (FKM) dirawat dengan peroksida dan oksida berasaskan logam mampu terurai apabila biodiesel kehilangan kestabilannya akibat pengoksidaan. bagaimanapun, ujian dengan FKM- GBL-S dan FKM- GF-S didapati tahan biodiesel dalam semua keadaan. [7]

Piwaian teknikal[sunting | sunting sumber]

Diesel bio memiliki beberapa piwaian bagi kualiti termasuk piwaian Eropah EN 14214, ASTM International D6751, dan yang lain.

Tersedia dan harga[sunting | sunting sumber]

Disesetengah negara biodiesel adalah lebih murah berbanding diesel biasa.

Pengeluaran biodiesel sejagat mencecah 3.8 juta tan pada tahun 2005. Sekitar 85% pengeluaran biodiesel datangnya dari Kesatuan Eropah.

Pada tahun 2007, harga pasaran purata (dalam pam) di Amerika Syarikat, termasuk cukai bahan api negeri dan kebangsaan, bagi B2/B5 adalah lebih rendah berbanding diesel petroleum pada sekitar 12 sen, dan campuran B20 adalah sama dengan petrodiesel.[8] Bagaimanapun sebagai sebahagian dari pertukaran dramatik dalam harga diesel tahun 2009, menjelang Julai 2009, US DOE melaporkan kos purata B20 15 sen setiap gelen berbanding diesel petrolium ($2.69/gal vs. $2.54/gal).[9] B99 dan B100 biasanya lebih mahal berbanding petrodiesel kecuali di mana kerajaan tempatan memberikan subsidi.

Pengeluaran[sunting | sunting sumber]

Biodiesel merupakan hasil biasa bagi transesterifikasi stok suapan minyak sayuran atau lemak haiwan. Terdapat beberapa kaedah bagi melaksanakan tindak balas transesterification ini termasuk proses kelompok biasa, proses superkritikal, kaedah ultrasonik, malah kaedah gelombang mikro.

Secara kimianya, biodiesel yang ditransesterifikasi terdiri daripada campuran ester monoalkil dalam rantaian panjang asid lemak. Bentuk paling biasa menggunakan metanol (ditukar kepada natrium metoksida) untuk menghasilkan ester metils (biasanya dirujuk sebagai "Ester Metil Asid Lemak" (fatty acid methyl ester- FAME) kerana ia merupakan alkohol paling murah yang ada, sungguhpun ethanol boleh digunakan bagi menghasilkan ethyl ester (biasanya dirujuk sebagai biodiesel "Ethyl Ester Asid Lemak" - fatty acid ethyl ester atau FAEE) dan kandungan alkohol lebih tinggi seperti isopropanol dan butanol juga telah digunakan. Menggunakan alkohol dengan molekul lebih berat meningkatkan ciri-ciri aliran sejuk bagi ester yang terhasil, dengan kos tindak balas transesterification kurang effisen. Pengeluaran lipid transesterification digunakan bagi menukar minyak asas kepada esters yang dikehendaki. Sebarang asid lemak bebas (FFAs) dalam minyak asas samaada ditukar kepada sabun atau disingkirkan dari proses, atau ia di esterified (menghasilkan biodiesel lanjut) dengan menggunakan pemangkin berasid. Selepas pemprosesan ini, tidak seperti minyak lemak tulin, biodiesel memiliki ciri-ciri pembakaran yang menyamai diesel petrolium, dan boleh menggantikannya dalam kegunaan masa kini.

Hasil sampingan proses transesterifikasi merupakan penghasilan gliserol. Bagi setiap 1 tan biodiesel yang dihasilkan, 100 kg gliserol dihasilkan. Pada asalnya, terdapat pasaran yang baik bagi gliserol, yang membantu ekonomi proses secara keseluruhannya. Bagaimanapun, dengan peningkatan penghasilan biodiesel sejagat, harga pasaran bagi gliserol kasar (mengandungi 20% air dan sisa pemangkin) telah merundum. Penyelidikan sedang dijalankan secara sejagat bagi menggunakan gliserol ini sebagai blok binaan kimia.

Biasanya, gliserol kasar ini perlu ditulinkan, biasanya dilakukan menggunakan penurasan hampagas, yang memerlukan tenaga yang banyak. Gliserol tulin (98%+ tulin) kemudian boleh digunakan secara langsung, atau ditukar kepada barangan lain. Pengumuman lanjut dilakukan pada tahun 2007: Usahasama Ashland Inc. dan Cargill mengumumkan rancangan bagi menghasilkan propilena glikol di Eropah dari gliserol[10] dan Dow Chemical mengumumkan rancangan yang sama bagi Amerika Utara.[11] Dow juga merancang membina kilang di China bagi menghasilkan epiklorhidrin dari gliserol.[12] Epichlorhydrin merupakan sumber kasar bagi resin epoxy.

Kadar pengeluaran[sunting | sunting sumber]

Pada tahun 2007, keupayaan pengeluaran biodiesel bertambah dengan pesat, dengan purata pertumbuhan tahunan antara 2002-06 melebihi 40%.[13] Pada tahun 2006, jumlah pengeluaran terkini bagi jumlah pengeluaran sebenar boleh didapati, pengeluaran biodiesel dunia keseluruhan sekitar 5-6 juta tan, dengan 4.9 juta tan diproses di Eropah (yang mana 2.7 juta tan dari Jerman) dan kebanyakannya yang lain dari USA. Pada Julai 2009, cukai dikenakan pada biodiesel Amerika Syarikat yang di import Kesatuan Eropah bagi mengimbangi persaingan dari Eropah, terutama pengeluar Jerman.[14] [15] In 2007 production in Europe alone had risen to 5.7 million tonnes.[16] Keupayaan pengeluaran Eropah pada berjumlah 16 juta tan. Ini berbanding jumlah keseluruhan permintaan di US dan Europe sekitar 490 juta tan (147 juta gelen).[17] Jumlah keseluruhan pengeluaran dunia bagi minyak sayuran bagi semua tujuan pada tahun 2005/06 adalah sekitar 110 juta tan, dengan sekitar 34 juta tan setiap satu bagi minyak kelapa sawit dan minyak kacang soya.[18]

Yield[sunting | sunting sumber]

Feedstock yield efficiency per unit area affects the feasibility of ramping up production to the huge industrial levels required to power a significant percentage of vehicles.

Some typical yields
Crop Yield
L/ha US gal/acre
Alga[n 1] ~3,000 ~300, 1500-3000
Chinese tallow[n 2][n 3] 907 97
Minyak kelapa sawit[n 4] 4752 508
Kelapa 2151 230
Rapeseed[n 4] 954 102
Soya (Indiana)[19] 554-922 59.2-98.6
Ka[n 4] 842 90
Bunga matahari[n 4] 767 82
Hemp[petikan diperlukan] 242 26
  1. ^ est.- see soy figures and DOE quote below. The larger estimates comes from the New York Times, "Colorado Company to Take Algae-Based Fuel to the Next Level," 11 Nov 2008, M.L. Wald
  2. ^ Klass, Donald, "Biomass for Renewable Energy, Fuels,
    and Chemicals", page 341. Academic Press, 1998.
  3. ^ Kitani, Osamu, "Volume V: Energy and Biomass Engineering,
    CIGR Handbook of Agricultural Engineering", Amer Society of Agricultural, 1999.
  4. ^ a b c d Biofuels: some numbers

Algae fuel yields have not yet been accurately determined, but DOE is reported as saying that algae yield 30 times more energy per acre than land crops such as soyabeans.[20] Yields of 36 tonnes/hectare are considered practical by Ami Ben-Amotz of the Institute of Oceanography in Haifa, who has been farming Algae commercially for over 20 years.[21]

The jatropha plant has been cited as a high-yield source of biodiesel but yields are highly dependent on climatic and soil conditions. The estimates at the low end put the yield at about 200 US gal/acre (1.5-2 tonnes per hectare) per crop; in more favorable climates two or more crops per year have been achieved.[22] It is grown in the Philippines, Mali and India, is drought-resistant, and can share space with other cash crops such as coffee, sugar, fruits and vegetables.[23] It is well-suited to semi-arid lands and can contribute to slow down desertification, according to its advocates.[24]

Efficiency and economic arguments[sunting | sunting sumber]

According to a study by Drs. Van Dyne and Raymer for the Tennessee Valley Authority, the average US farm consumes fuel at the rate of 82 litres per hectare (8.75 US gal/acre) of land to produce one crop. However, average crops of rapeseed produce oil at an average rate of 1,029 L/ha (110 US gal/acre), and high-yield rapeseed fields produce about 1,356 L/ha (145 US gal/acre). The ratio of input to output in these cases is roughly 1:12.5 and 1:16.5. Photosynthesis is known to have an efficiency rate of about 3-6% of total solar radiation[25] and if the entire mass of a crop is utilized for energy production, the overall efficiency of this chain is currently about 1%[26] While this may compare unfavorably to solar cells combined with an electric drive train, biodiesel is less costly to deploy (solar cells cost approximately US$1,000 per square meter) and transport (electric vehicles require batteries which currently have a much lower energy density than liquid fuels).

However, these statistics by themselves are not enough to show whether such a change makes economic sense. Additional factors must be taken into account, such as: the fuel equivalent of the energy required for processing, the yield of fuel from raw oil, the return on cultivating food, the effect biodiesel will have on food prices and the relative cost of biodiesel versus petrodiesel.

The debate over the energy balance of biodiesel is ongoing. Transitioning fully to biofuels could require immense tracts of land if traditional food crops are used (although non food crops can be utilized). The problem would be especially severe for nations with large economies, since energy consumption scales with economic output.[27]

Jika hanya menggunakan tumbuhan makanan tradisi, kebanyakan negara tidak memiliki tanah yang mencukupi bagi menghasilkan bahanapi bio bagi kenderaan negara. Negara dengan ekonomi lebih kecil (dengan itu kurang penggunaan tenaga) dan lebih banyak kawasan pertanian berada dalam keadaan lebih baik, sungguhpun kebanyakan kawasan tidak mampu mengalih tanah dari oenghasilan makanan.

For third world countries, biodiesel sources that use marginal land could make more sense; e.g., honge oil nuts grown along roads or jatropha grown along rail lines.[28]

Di kawasan tropika, seperti Malaysia dan Indonesia, minyak kelapa sawit ditanam pada kadar pantas bagi memenuhi permintaan biodiesel di Eropah dan pasaran lain. Ia telah dianggarkan di Jerman bahawa kos pengeluaran minyak biodiesel kelapa sawit hanyalan satu per tiga kos pengeluaran biodiesel rapeseed.[29] Sumber langsung bagi kandungan tenaga biodiesel merupakan tenaga suria yang diambil oleh tumbuhan semasa fotosintesis. Berkenaan imbangan tenaga positifbiodiesel:

Apabila jerami ditinggalkan di ladang, pengeluaran biodiesel amat tenaga positif, menghasilkan 1 GJ biodiesel bagi setiap 0.561 GJ kemasukan tenaga (pecahan hasil/kos 1.78).
Apabila jerami dibakar sebagai bahan api dan sisa oilseed digunakan sebagai baja, hasil/kos bagi pengeluaran biodiesel lebih baik (3.71). Dalam kata lai, bagi setiap unit kemasukan tenaga bagi menghasilkan biodiesel, output adalah 3.71 units (perbezaan 2.71 unit datangnya dari tenaga suria).

Jaminan tenaga[sunting | sunting sumber]

Salah satu pendorong utama bagi penggunaan biodiesel adalah jaminan tenaga. Ini bererti bahawa kebergantungan negara kepada minyak dikurangkan, dan pengganti dengan sumber tempatan, seperti arang batu, gas, atau sumber boleh diperbaharui. Dengan itu negara beruntung dengan penggunaan biofuels, tanpa pengurangan pengeluaran gas rumah hijau. Sungguhpun keseimbangan keseluruhan tenaga dipertikaikan, ia adalah jelas bahawa kebergantungan kepada minyak dikurangkan. Satu contoh adalah tenaga bagi penghasilan baja, yang boleh didapati dari pelbagai sumber selain petrolium. US National Renewable Energy Laboratory (NREL) menyatakan bahawa jaminan tenaga merupakan dorongan nombor satu bagi program bahanapi bio Amerika Syarikat,[30] and a White House "Energy Security for the 21st Century" paper makes it clear that energy security is a major reason for promoting biodiesel.[31] Presiden jawatankuasa EU, Jose Manuel Barroso, bercakap di presidangan bahanapi bio Eropoah baru-baru ini menekankan bahawa bahanapi bio yang diurus dengan betul mempunyai potensi bagi mengukuhkan jaminan keselamatan EU melalui kepelbagaian sumber tenaga.[32]

Kesan persekitaran[sunting | sunting sumber]

Peningkatan minat dalam biodiesel telah meningkatkan sejumlah isu alam sekitar berkaitan dengan penggunaannya termasuk pengurangan pengeluaran gas rumah hijau,[33] penebangan pokok, pencemaran dan kadar biodegradasi.

Menurut EPA's Renewable Fuel Standards Program Regulatory Impact Analysis, yang diterbitkan pada Februari 2010, biodiesel berasaskan minyak soya boleh menyebabkan pengurangan purata, sebanyak 57% pelepasan gas rumah hijau berbanding diesel fosil, dan biodiesel dihasilkan dari minyak gris buangan menghasilkan 86% pengurangan.[34]

Bagi maklumat mengenai isu kebolehpengekalan biodiesel, sila lihat Roundtable on Sustainable Biofuels dan Sustainable Biodiesel Alliance.

Rujukan[sunting | sunting sumber]

Templat:Cleanup-link rot

  1. ^ "Biodiesel 101 - Biodiesel Definitions". National Biodiesel Board. Dicapai 2010-02-16. 
  2. ^ "Biodiesel Basics". National Biodiesel Board. Dicapai 2009-01-30. 
  3. ^ McCormick, R.L. "2006 Biodiesel Handling and Use Guide Third Edition" (PDF). Dicapai 2006-12-18. 
  4. ^ "US EPA Biodiesel Factsheet". 
  5. ^ "Twenty In Ten: Strengthening America's Energy Security". Whitehouse.gov. Dicapai 2008-09-10. 
  6. ^ Generic biodiesel material safety data sheet (MSDS)
  7. ^ www.dupontelastomers.com
  8. ^ Clean Cities Alternative Fuel Price Report July 2007
  9. ^ U.S. Dept. of Energy. Clean Cities Alternative Fuel Price Report July 2009. Retrieved 9-05-2009.
  10. ^ Chemweek's Business Daily, Tuesday May 8, 2007
  11. ^ Retrieved June 25, 2007.
  12. ^ Retrieved June 25, 2007.
  13. ^ Martinot (Lead Author), Eric (2008). "Renewables 2007. Global Status Report" (PDF). REN21 (Renewable Energy Policy Network for the 21stCentury. Dicapai 2008-04-03. 
  14. ^ "US Biodiesel Taxed in EU". US Biodiesel Taxed in EU. Hadden Industries. Dicapai 2009-08-28. 
  15. ^ "US Biodiesel Demand" (PDF). Biodiesel: The official site of the National Biodiesel Board. NBB. Dicapai 2008-04-03. 
  16. ^ "Statistics. the EU biodiesel industry". European Biodiesel Board. 2008-03-28. Dicapai 2008-04-03. 
  17. ^ "Biodiesel to drive up the price of cooking oil". Biopower London. 2006. Dicapai 2008-04-03. 
  18. ^ "Major Commodities". FEDIOL (EU Oil and Proteinmeal Industry). Dicapai 2008-04-08. 
  19. ^ [www.ces.purdue.edu/extmedia/ID/ID-337.pdf Purdue report ID-337]
  20. ^ DOE quoted by Washington Post in "A Promising Oil Alternative: Algae Energy"
  21. ^ Strahan, David (13 August 2008). "Green Fuel for the Airline Industry". New Scientist (2669): 34–37. Dicapai 2008-09-23. 
  22. ^ India's jatropha plant biodiesel yield termed wildly exaggerated
  23. ^ Jatropha for biodiesel
  24. ^ Weed's biofuel potential sparks African land grab, Washington Times, February 21, 2007, Karen Palmer
  25. ^ Kazuhisa Miyamoto. "Renewable biological systems for alternative sustainable energy production (FAO Agricultural Services Bulletin - 128)". Final. FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations. Dicapai pada 2007-03-18.
  26. ^ Tad Patzek (2006-07-22). "Thermodynamics of the Corn-Ethanol Biofuel Cycle (section 3.11 Solar Energy Input into Corn Production)" (PDF). Berkeley; Critical Reviews in Plant Sciences, 23(6):519-567 (2004). Dicapai 2008-03-03. 
  27. ^ "Looking Forward: Energy and the Economy" (PDF). Dicapai 2006-08-29. 
  28. ^ "Hands On: Power Pods - India". Dicapai 2005-10-24. 
  29. ^ "Palm Oil Based Biodiesel Has Higher Chances Of Survival". Dicapai 2006-12-20. 
  30. ^ John Sheehan, Terri Dunahay, John Benemann, Paul Roessler (July 1998). "A look back at the U.S. Department of Energy's Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae" (PDF (3.7 Mb)). Close-out Report. United States Department of Energy. Dicapai pada 2007-01-02.
  31. ^ "Energy Security for the 21st Century". The White House. 2008-03-05. Dicapai 2008-04-15. 
  32. ^ "International Biofuels Conference". HGCA. Dicapai 2008-04-15. 
  33. ^ . "Biodiesel - Just the Basics" (PDF). Final. United States Department of Energy. Dicapai pada 2007-08-24.
  34. ^ Lihat Bab 2.6 laporan EPA ini untuk maklumat lanjut.

Rujukan lain[sunting | sunting sumber]

Pautan luar[sunting | sunting sumber]