Επίδραση της προσθήκης βιοκαυσίμων στις ιδιότητες των καυσίμων μεταφορών

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής περιλαμβάνει τρείς ενότητες. Καταρχήν, την διερεύνηση της επίδρασης των βιοκαυσίμων στις ιδιότητες των βενζινών. Τα βιοσυστατικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η αιθανόλη (EtOH) και ο αιθυλο-τριτοταγής-βουτυλαιθέρας (ETBE) σε εμπορικές βενζίνες. Τα καύσιμα βάσης που παρασκευάστηκαν είχαν αριθμούς οκτανίου μικρότερους από το κατώτερο όριο της προδιαγραφής του Ευρωπαϊκού Προτύπου EN 228:2012. Στόχος ήταν η βελτίωση των αριθμών οκτανίου των καυσίμων με τα οξυγονούχα πρόσθετα.Η EtOH και ο ETBE συμβάλλουν στην αύξηση των δυο αριθμών οκτανίου (RON, MON) των βενζινών. Η EtOH περισσότερο στον αριθμό RON και ο ETBE στον MON. Τα βιοσυστατικά έχουν υψηλή ευαισθησία και αυξάνουν την ευαισθησία των βενζινών. Η προσθήκη της αιθανόλης αυξάνει την πτητικότητα των βενζινών. Η τάση ατμών αυξάνει μέχρι την 4% V/V προσθήκη αιθανόλης στις βενζίνες και μετά σταθεροποιείται. Από την άλλη μεριά η προσθήκη ETBE μειώνει την τάση ατμών και βοηθάει στο να ανασταλεί η δυσμενής επίπτωση της προσθήκης αιθανόλης. Η προσθήκη της αιθανόλης επηρεάζει αρνητικά τη μετωπική πτητικότητα των βενζινών, το κλάσμα E70 και κατακρατά νερό. Η προσθήκη ETBE επηρεάζει ελαφρά τη μέση πτητικότητα των βενζινών και το κλάσμα E100. Η προσθήκη ETBE βοηθάει στη διατήρηση των μιγμάτων βενζίνης – EtOH – ETBE εντός των ορίων που θέτει το πρότυπο EN 228:2012.Στην επόμενη ενότητα εξετάστηκε η υδρογονοεπεξεργασία τηγανέλαιων (UCOs) δίνοντας υγρό οργανικό προϊόν (Hydroprocessed Used Cooking Oil - HUCO). Η διεργασία προσαρμόστηκε ώστε να μετατρέπει αποτελεσματικά το απόβλητο τηγανέλαιο σε πολύ χρήσιμο υποκατάστατο του ντήζελ. Η καινοτομία βρίσκεται στη 100% χρήση καθαρού τηγανελαίου. Το υδρογόνο που χρησιμοποιήθηκε ήταν 100% ανανεώσιμο. Το HUCO είχε εύρος απόσταξης στην περιοχή απόσταξης του ντήζελ (180-360°C), με άσχημες τιμές ψυχρών ιδιοτήτων. Παρασκευάστηκαν μίγματα HUCO με ντήζελ (ULSD) και μίγματα HUCO με ‘κατώτερης ποιότητας’ μεσαία αποστάγματα π.χ Light Cycle Oil (LCO) και Low Cetane Number Gasoil (LCN), ώστε να βελτιωθούν οι ιδιότητες ψυχρής ροής του HUCO kai να συγχρόνως να χρησιμοποιηθούν τα ‘κατώτερα’ πετρελαϊκά κλάσματα. Η προσθήκη 20%V/V HUCO σε ντήζελ και 30% V/V HUCO στο LCN οδήγησε σε αποδεκτό καύσιμο θερινών προδιαγραφών, όχι όμως τα μίγματα HUCO - LCO. Τριαδικά μίγματα HUCO - LCO – LCN προτάθηκαν ώστε να χρησιμοποιηθεί λιγότερο HUCO μιας και η διαθεσιμότητά του είναι περιορισμένη στον Ελλαδικό Χώρο. Επίσης χρησιμοποιήθηκε μέχρι 15%V/V LCO. Τα καύσιμα που προέκυψαν ήταν θερινών προδιαγραφών. Ακολούθως, δοκιμάστηκε η συν-επεξεργασία βαρέος gasoil (HGO) με UCOs ώστε να ενσωματωθούν τα UCOs στο διυλιστήριο δίνοντας αποδεκτό καύσιμο θερινών προδιαγραφών.Επιπλέον εξετάστηκε η παραγωγή βιοκαυσίμων με μετεστεροποίηση φυτικών ελαίων με χρήση αιθανόλης. Πραγματοποιήθηκε παραγωγή αιθυλεστέρων λιπαρών οξέων (Fatty Acid Ethyl Esters - FAEE) με μονό και διπλό στάδιο μετεστεροποίησης. Με τις δυο τεχνολογίες οι FAEE από εξευγενισμένο ηλιέλαιο έδωσαν στη βέλτιστη αναλογία αιθανόλης τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε εστέρες συγκριτικά με τους FAEE από σογιέλαιο με μεγαλύτερη όμως ανάκτηση σε προϊόν. Ο χρόνος αντίδρασης για το διπλό στάδιο μετεστεροποίησης ήταν μικρότερος από το μόνο, με μικρότερες συγκεντρώσεις αιθανόλης. Ο υγρός εξευγενισμός με εκπλύσεις με νερό έδωσε μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε εστέρες και περισσότερο προϊόν. Η παραγωγή των FAEE είναι υπό διερεύνηση αφού δεν ακολουθεί πλήρως το EN 14214:2012, έχοντας μειωμένη ανάκτηση σε προϊόν.