Вчені знайшли простіший спосіб виробництва біодизеля з відпрацьованої олії

Хіміки Каліфорнійського університету в Санта-Крузі відкрили новий спосіб виробництва біодизеля з відпрацьованої олії, який спрощує процес і вимагає відносно помірного нагрівання. Це відкриття може зробити альтернативне джерело палива набагато привабливішим для великих промислових секторів, які є основою економіки нації.

У 2022 році тільки транспортний сектор США використовував близько 3 мільйонів барелів дизеля на день, що становить близько 75% від загального споживання палива в цій країні. Згідно з даними Федерального управління енергетичної інформації, у тому ж році на використання дизельного пального припадало близько 10% загальних викидів CO_2, пов’язаних з енергією в Сполучених Штатах.

У той час як деякі компанії звернулися до електромобілів, щоб зменшити свій вуглецевий слід, переважна більшість автопарків все ще працює на дизельному пальному — частково через те, що виробництво біодизеля складне, енергоємне, а отже, уповільнило впровадження. З усіх джерел енергії, які використовували транспортний сектор США у 2022 році, біопаливо становило лише 6%.

У своєму дослідженні, опублікованому 3 жовтня в журналі Energy&Fuels, провідний автор Кевін Лофгрен описує новий спосіб перетворення використаної рослинної олії в біодизельне паливо, який включає тетраметоксиборат натрію (NaB(OMe)₄). Ця хімічна речовина, яка використовується для створення активного інгредієнта, який реагує з нафтою для отримання біодизеля, вважається унікальною, оскільки дозволяє легко відокремити біопаливо від побічних продуктів виробництва, просто зливши їх.

Ще одна перевага полягає в тому, що отриманий побічний продукт можна використовувати для регенерації найдорожчого інгредієнта в процесі виробництва. І останнє, але не менш важливе: реакцію можна завершити менш ніж за годину за температури до 40°C (104°F), що економить енергію та гроші.

«Я завжди хотів працювати над біодизелем, — сказав Лофгрен, доктор філософії. студент хімічного факультету Каліфорнійського університету в Санта-Крус. «Я почав досліджувати цей новий матеріал, який ми створили, щоб побачити, чи може він впливати на жири в олії, щоб допомогти каталізувати біодизель, і все це виникло звідти».

У той час як індивідуальні споживачі все частіше звертаються до сонячної та електричної енергії для живлення своїх будинків і транспортних засобів, величезні промислові сектори Америки все ще покладаються на дизельне пальне. Лофгрен підкреслив, що більшість вантажівок, поїздів і човнів, які перевозять товари по всьому світу, зараз працюють на дизельних двигунах і не будуть електрифіковані найближчим часом.

Водночас дослідники зазначають, що біодизель є вуглецево-нейтральним паливом, яке доступне сьогодні та схвалено для роботи цих транспортних засобів без необхідності модифікації двигуна.

Зменшення енергії, необхідної для виробництва біопалива

Деякі з сучасних методів виготовлення біодизеля виробляють мило як побічний продукт, що ускладнює очищення палива та призводить до меншого виробництва продукту. Інші підходи покладаються на пальмову олію, яка вимагає вирубки дерев у тропічних лісах, щоб звільнити місце для монокультурних плантацій пальм. Ці методи також є енергоємними, вимагаючи надзвичайно високих температур і тиску. Технологія, описана в цьому дослідженні, дозволяє виробляти біодизель при температурі, нижчій за температуру, необхідну для кип’ятіння води.

«Для виробництва енергії потрібно багато енергії», — сказав співавтор Скотт Олівер, професор хімії та біохімії. «У нашому методі використовується відпрацьоване масло та помірне нагрівання, порівняно з нинішніми нафтопереробними заводами, які споживають енергію та забруднюють навколишнє середовище».

За словами дослідників, відкритий ними метод перетворює близько 85% використаної рослинної олії в біодизель і відповідає майже всім галузевим стандартам для використання в якості палива у важкій техніці та транспортних засобах. Виняток становив вміст води, але він лише трохи перевищував допустиме значення. Дослідники очікують, що як тільки цей процес буде розширено, вміст води буде в межах прийнятного рівня.

«Цей новий метод є особливим, тому що він простий і доступний. Він має перевагу в тому, що може регенерувати вихідний матеріал», — сказав Лофгрен. «Це вже досить дешево, щоб зробити його конкурентоспроможним. Але якщо ви можете купити найдорожчий інгредієнт один раз, а потім відновити його, це буде економічно ефективніше в довгостроковій перспективі».

«Енергія потрібна всім — кожна ферма, завод з виробництва харчових продуктів і транспортний засіб залежать від неї», — сказав Олівер. «Це дійсно може вплинути на людей. Цей процес можна проводити при температурі трохи вище кімнатної, і його можна багаторазово використовувати. Вам не обов’язково мати нафтопереробний завод; ви потенційно можете використовувати цей метод на фермі».

Бактан Сінгарам, професор хімії та біохімії Каліфорнійського університету в Санта-Крузі, є автором-кореспондентом статті «Шлях борату до FAMEs в умовах, близьких до навколишнього середовища, з відпрацьованого масла».