Search

Zbog povećanja broja stanovništva, povećala se i potreba za korištenjem fosilnih goriva. Izgaranje fosilnih goriva uzrokuje povećanje koncentracije CO2 u atmosferi, jednog od stakleničkih plinova koji imaju negativan utjecaj na okoliš. Stoga se čovječanstvo sve više okreće novim aletrnativnim biogorivima. Novija otkrića u proizvodnji biodizela, uključujući proizvodnju biodizela iz lipida mikroalgi, transesterifikacijom pomoću katalizatora ili u superkritičnim uvjetima, čine biodizel obećavajućim biogorivom i zamjenom za fosilna goriva. U radu su opisane prednosti, razlike i rizici u korištenju novih tehnologija tijekom cijelog životnog ciklusa proizvodnje i potrošnje biodizela. Due to population growth, the demand for fossil fuels has also increased. The burning of fossil fuels leads to an increase in the concentration of CO2 in the atmosphere, one of the greenhouse gases that have a negative impact on the environment. As a result, mankind is increasingly turning to new alternative biofuels. Recent discoveries in the field of biodiesel production, including the production of biodiesel from microalgal lipids, transesterification by catalysts or under supercritical conditions, make biodiesel a promising biofuel and a substitute for fossil fuels. The thesis describes the benefits, differences and risks of using new technologies throughout the life cycle of biodiesel production and consumption.

Biogoriva (biodizel i bioetanol) se smatraju najboljom zamjenom za konvencionalna fosilna goriva. U ovom radu proučava se na koji način mješavine biogoriva i konvencionalnih goriva utječu na motore u cestovnim vozilima. Goriva se mogu miješati u raznim omjerima, a najčešće mješavine su B5 i B20 kod biodizela, odnosno E10 i E20 kod upotrebe bioetanola. Mješavine imaju različit utjecaj na okoliš, primjerice dodavanje biogoriva u dizelsko gorivo dovodi do smanjenja emisija ugljikovodika i CO emisija, također smanjuje i emisiju krutih čestica, ali povećava emisije NOx. Slične rezultate pokazale su i mješavine bioetanola s benzinom. U pogledu utjecaja na konstrukcijske materijale, potrebno je istaknuti da bioetanol nepovoljno djeluje na ugljični čelik jer pospješuje koroziju na tom materijalu. Za slučaj polimernih materijala, biogoriva su najnepovoljnije utjecala na POM. Uočeno je da katalitički konverteri proizvode veće količine CO2 pri dodavanju biogoriva. Biofuel (biodiesel and bioethanol) is considered one of the most promising alternative fuels to petrol fuels. In this study, we discuss how mixtures of biofuels and conventional fuels affect the engines of road vehicles. Fuels can be mixed in various proportions, with the most common blends being B5 and B20 for biodiesel, and E10 and E20 for using bioethanol. Mixtures have different environmental impacts, for example, the addition of biofuels to diesel fuels leads to a reduction in hydrocarbon emissions and CO emissions, it also reduces particulate matter emissions but increases NOx emissions. Mixtures of bioethanol and gasoline showed similar results. In terms of the impact on structural materials, it should be noted that bioethanol has a negative effect on carbon steel because it promotes corrosion on that material. In the case of polymeric materials, POM were most adversely affected by biofuels. It has been observed that catalytic converters produce higher amounts of CO2 when adding biofuels.

Suvremeni stil života podrazumijeva sve veću upotrebu energije u svrhu povećanja učinkovitosti i komfora, što rezultira povećanom potrošnjom energije. U drugoj polovici 20. stoljeća dolazi do tehnološkog razvoja što rezultira i porastom potrošnje energije. Ubrzani tehnološki razvoj dovodi do razvoja industrije i povećane uporabe fosilnih goriva. To je dovelo do povećane emisije štetnih plinova u okoliš, te do ozbiljnih ekoloških problema kao što su onečišćenje tla, vode, zraka i globalnih klimatskih promjena. Ekološki problemi i ograničenost fosilnih goriva rezultiralo je povećanom potrebom za obnovljivim izvorima energije koji u jednom dijelu trebaju zamijeniti energiju iz fosilnih izvora. Time su se počela razvijati biogoriva među kojima se najviše ističe biodizel. Najčešće sirovine za proizvodnju biodizela su biljna ulja, no danas se počinju koristiti i druge sirovine kao što su otpadne masti i ulja. Cilj ovog rada je istražiti mogućnosti dobivanja biodizela iz ulja morskih algi, otpadnih životinjskih masti i otpadnog taloga kave. Procesom ekstrakcije ili otapanjem se dobije ulje ili mast koja se koristi kao sirovina za dobivanje biodizela. Biodizel se dobiva procesom transesterifikacije uz lužnati odnosno kiseli katalizator, a zatim se pročišćuje procesom ekstrakcije kojim se uklanja sav zaostali glicerol u biodizelu. Dobiveni biodizel karakterizira se analitičkim metodama (FTIR i NMR analiza). Modern lifestyle implies increased use of energy in order to achieve high efficiency and comfort. Technological development during the second half of the 20th century resulted with increased consumption of energy. Fast technological development leads to development of the industry and increased use of fossil fuels. That led to increased emissions of harmful gasses into the environment and serious ecological problems such as contamination of soil, water, air and global climate changes. Ecological problems and a limited amount of fossil fuels results with increased need for renewable energy sources which need to replace current energy sources obtained from fossil fuels. That leads to development of biofuels and biodiesel which is most important of them. Biodiesel is most commonly produced from vegetable oils, but today same other raw materials are used. The aim of this work was to examine the possibility of biodiesel production from marine microalgae oils, waste animal fats and waste coffee residue. Oil used for the production of biodiesel was obtained by leaching from coffee residue and microalgae or by rendering the waste animal fats. Biodiesel is obtained through transesterification with a base or acid catalyst. Biodiesel is then purified by means of extraction, resulting with removal of almost all of the residual glycerol. Final purified biodiesel is then characterized by means of FTIR and 1H NMR analysis.

Uobičajeni industrijski proces proizvodnje biodizela slijed je tehnoloških operacija koji započinje pripremom sirovina, nastavlja se procesom transesterifikacije, a završava odjeljivanjem faza i obradom reakcijskog produkta. Glavni je proizvod biodizel propisane kakvoće, dok se obrada faze koja sadrŢi glicerol i sol provodi radi dobivanja nusprodukata koji maksimalno doprinose ekonomičnosti cijelog postupka.Ovim se procesom često bave istraŢivači vrlo različitih stručnih kvalifikacija bez odgovarajućeg inženjerskog obrazovanja, pa u literaturi prevladavaju kvalitativne analize. Nasuprot tom pristupu, u ovom se radu promoviraju kemijsko-inženjerski aspekti procesa proizvodnje biodizela. Takav pristup do sada nije dobivao adekvatnu paŢnju unatoč ne kemijskoj, već eminentno kemijsko-inženjerskoj prirodi tog procesa. On će se elaborirati u tri nastavka. U ovom se obrazlaže prijeka potreba zamjene fosilnih goriva obnovljivim izvorima energije i u taj kontekst stavlja se i proizvodnja biodizela. Posebno se opisuju značajke industrijskih postupaka proizvodnje biodizela s naglaskom na fizikalno-kemijske karakteristike sustava homogeno katalizirane transesterifikacije.Prikazan je i sustavni pristup problemu uvećanja mjerila reakcijskog sustava.

Biogoriva - međusektorski pristup, Biogoriva – različiti ciljevi, Biodizel ili Bioetanol, Tržište sirovina, Tržište biogoriva - ponuda i potražnja, Naknada za biogoriva, Poticaji za biogoriva

Uobičajeni industrijski proces proizvodnje biodizela slijed je tehnoloških operacija koji započinje pripremom sirovina, nastavlja se procesom transesterifikacije, a završava odjeljivanjem faza i obradom reakcijskog produkta. Glavni je proizvod biodizel propisane kakvoće, dok se obrada faze koja sadrži glicerol i sol provodi radi dobivanja nusprodukata koji maksimalno doprinose ekonomičnosti cijelog postupka. Ovim se procesom često bave istraživači vrlo različitih stručnih kvalifikacija bez odgovarajućeg inženjerskog obrazovanja, pa u literaturi prevladavaju kvalitativne analize. Nasuprot tom pristupu, u ovom se radu promoviraju kemijsko-inženjerski aspekti procesa proizvodnje biodizela. Takav pristup do sada nije dobivao adekvatnu pažnju unatoč ne kemijskoj, već eminentno kemijsko-inženjerskoj prirodi tog procesa. On će se elaborirati u tri nastavka. U ovom se obrazlaže prijeka potreba zamjene fosilnih goriva obnovljivim izvorima energije i u taj kontekst stavlja se i proizvodnja biodizela. Posebno se opisuju značajke industrijskih postupaka proizvodnje biodizela s naglaskom na fizikalno-kemijske karakteristike sustava homogeno katalizirane transesterifikacije. Prikazan je i sustavni pristup problemu uvećanja mjerila reakcijskog sustava., The common industrial process of biodiesel production is a sequence of particular unit operations starting with raw material preparation, followed by transesterification reaction stage and ending with reaction mixture separation and treatment. The main product is biodiesel of prescribed quality while the treatment of glycerol and salt containing phase is carried out so that the by-products obtained maximize profitability of the entire undertaking. The biodiesel production process is often analysed by people of various profiles without proper engineering backgrounds, so that qualitative descriptions are prevailing in the literature. Opposite to that approach, promoted in this paper are the chemical engineering aspects of biodiesel production technology. That approach has not attracted adequate attention so far despite the eminently chemical engineering nature rather than the chemical nature of that process. This will be elaborated in a three-part series. In this, the first one, the necessity of replacing fossil fules with renewable fuels is explained and the biodiesel production put into that context. In particular, the characteristics of industrial biodiesel production are delineated along with the physical and chemical characteristics of homogeneously catalysed transesterification. The systematic approach to the scale-up procedure is described as well.

Razlozi korištenja biomase i nedostaci, popis izvora biomase, prikaz ciklusa biomase, koraci pretvorbe biomase u energiju, potencijali energije iz biomase.

Namen diplomskega dela je bil izvedba meritev hitrosti zvoka v različnih gorivih in mešanicah goriv, s poudarkom na biogorivih. Pri meritvah je bila uporabljena metoda merjenja hitrosti zvoka s tlačnimi senzorji. Uporabljena sta bila dva tlačna senzorja, katera sta bila nameščena na skupni tlačni cevi, na znani razdalji. Senzorja sta nastali tlačni val zaznavala kot spremembo tlaka v določeni točki. Meritve so se izvajale v tlačnem območju od 100 do 700 barov, v zaporednih intervalih po 100 barov. Na podlagi rezultatov meritev in narejeni primerjavi vpliva različnih vrst goriva na karakteristike procesa vbrizgavanja je razvidno, da je s pravim razmerjem biogoriv v mešanici možno doseči podoben vpliv na karakteristike delovanja motorja kot so pri konvencionalnem dizelskem gorivu. The purpose of this work was to measure the speed of sound in different fuels and mixtures of fuels with emphasis on the biofuels. The method with which measurements of a speed of sound were taken was the usage of the pressure sensors. Two pressure sensors were used, which were placed on a joint pressure tube at a known distance. They were perceiving resulted pressure cylinder as a change of pressure in a specific point. Measurements were taken within a range from 100 to 700 bars, in a consecutive intervals of 100 bars. On the basis of results of measurements and on the comparison of influence of different kinds of fuels on fuel injection characteristics, it is evident that with a right ratio of biofuels in a mixture it is possible to achieve similar effect on characteristics of a motor activity as with the conventional diesel fuel.

Predstavljam vam nalogo, ki govori o prihodnosti energentov za splošno uporabo. Odvisnost človeštva od fosilnih goriv se mora sčasoma končati. Predstavila bom trenutno alternativo tem gorivom, njihovo pridelavo in uporabo ter argumentirala njihov vpliv na okolje. Kot temeljna goriva se uporabljajo fosilna goriva, vendar je težava v tem, da se ne obnavljajo tako hitro, kot jih porabljamo. Zaloge le-teh so omejene, po nekaterih predvidevanjih na 30 do 50 let. Fosilna goriva imajo tudi zelo velik vpliv na okolje, saj povzročajo onesnaževanje okolja, globalno segrevanje ter povečevanje ozonske luknje. Zaradi tega iščemo alternativna goriva, predvsem obnovljive energente, kamor sodijo tudi biogoriva, ki pa imajo tako prednosti kot tudi slabosti. Krivimo jih za pomanjkanje in zviševanja cen hrane, po drugi strani nismo enotnega mnenja o emisijah toplogrednih plinov in tudi ne, ali so boljša od fosilnih goriv ali ne. Države Evropske unije so sprejele direktive o vsebnosti biogoriv kot pogonskih goriv v določenih odstotkih po posameznih obdobjih med leti 2005 in 2020. A države, med njimi tudi Slovenija, še niso naredile bistvenih premikov. Da bi lahko točili biogoriva, bi morali na večjih površinah vzgajati temu primerno kulturo. Pri nas je najbolj razširjena surovina za proizvodnjo olja oljna ogrščica, ki je v primerjavi s sončnico in sojo tudi količinsko najizdatnejša. Pri tem se postavlja tudi vprašanje monokultur in zmanjševanja površin za pridobivanje hrane. Biogoriva delimo na tekoča (biodizel, rastlinsko olje), plinasta (bioplin, bioetanol) in trda (lesna biomasa). Poznamo še druge vrste biogoriv, vendar niso toliko razvita in jih zaradi tega v nalogi nisem podrobneje predstavila. V sklopu diplomske naloge je nakazano tudi, kje v učnih načrtih tehnike in tehnologije v osnovni šoli bi lahko vnesli biogoriva, narejena je PPT predstavitev ter delovni list. This diploma thesis is about the future of fuels for common use. Humankind's dependency on fossil fuels must come to an end soon. This paper presents the current alternative to fossil fuels, their production and use, and explores their impact on the environment. Fossil fuels are used as main fuels however, the problem is that they cannot be renewed as quickly as they are used up. Supplies are limited and, according to some estimations, will only suffice for the next 30 to 50 years. Fossil fuels can also have a large impact on the environment because they cause pollution, global warming and the increasing ozone hole. As a result, alternative fuels are being sourced, mostly from renewable energy sources, such as biofuels, which have both advantages and disadvantages. While they are blamed for shortages and increasing prices of food, opinions on greenhouse emissions are just as diverse as the opinions on whether biofuels are better than fossil fuels or not. The countries of the European Union adopted directives on the level of biofuels used as motor fuels in certain percentages for individual periods of time between 2005 and 2020. However, some countries, among them Slovenia, have not made any significant changes yet. In order to be able to tank biofuels, suitable cultures would have to be grown on larger areas. The most common raw product for making oil is rapeseed, which, compared to sunflower and soy, is also the most yielding. Biofuels can be liquids (biodiesel, vegetable oil), gases (biogas, bioethanol) or solids (wood biomass). There are also other types of biofuels which are not as developed and have not been included in this thesis in more detail. The present thesis also deals with how to include biofuels in teaching plans for technics and technology in primary schools, a PPT presentation and a worksheet have been compiled.

U predavanju je ukratko opisan nastanak biodizela i način proizvodnje. Težište rada je na načinu uporabe te opisu pojava koja se pojavljuju u Dieselovim motorima tijekom njihova pogona biodizelom.

U vrijeme kad se po mnogim procjenama rezerve tekućih fosilnih goriva bliže svom kraju, a emisija CO2 smatra jednim od ključnih problema u klimatskim promjenama, alternativna goriva sve više dobivaju na značaju. Svojedobno je jedno od alternativnih goriva, iz skupine biogoriva, bio i biodizel. Danas, nakon tridesetak godina razvoja može se reći da je biodizel stekao svoj legitimitet te se s pravom nalazi na listi goriva za motore s unutarnjim izgaranjem. U okviru predavanja biti će objašnjeno kako je razvijen i kako radi Dieselov motor, kakav je ciklus CO2 kod primjene fosilnih goriva, a kakav u slučaju uporabe biogoriva. Dati će se odgovori na pitanja što su prednosti i nedostatci biodizela u odnosnu na fosilno dizelsko gorivo, kakve su njegove karakteristike, kakav je utjecaj mješavina biodizela s dizelskim gorivom na emisiju štetnih tvari iz motora, te kolika je snaga i potrošnja goriva pri pogonu biodizelom. Na koncu će biti prikazano stanje proizvodnje biodizela u Hrvatskoj, kao i procjena o budućnosti biodizela.

U radu se opisuju neki važni industrijski procesi dobivanja biodizela. Prikazane su njihove osnovne karakteristike te naglašena prikladnost šaržnim ili kontinuiranim izvedbama. Navedeni su podaci o potrošnji energije. Posebno je ukazano na važnost analize i poznavanja inženjerskih aspekata pojedine tehnologije u postupku izgradnje konkretnog postrojenja. Također je naglašena potreba za formuliranjem jedinstvenog obrasca kao temelja za mjerodavnu prosudbu ponuđenih tehnologija u tom postupku.

U radu se opisuju neki važni industrijski procesi dobivanja biodizela. Prikazane su njihove osnovne karakteristike te naglašena prikladnost šaržnim ili kontinuiranim izvedbama. Navedeni su podaci o potrošnji energije. Posebno je ukazano na važnost analize i poznavanja inženjerskih aspekata pojedine tehnologije u postupku izgradnje konkretnog postrojenja. Također je naglašena potreba za formuliranjem jedinstvenog obrasca kao temelja za mjerodavnu prosudbu ponuđenih tehnologija u tom postupku., Certain important industrial processes for biodiesel production have been described in the paper. Their main characteristics have been described and suitability to continous or discontinous operation discussed. The energy consumption data for specifi c technolgies have been presented. In particular, the importance of analysis and knowledge of engineering aspects of particular technology in the process of specific plant construction has been emphasized. Also, the need for formulation of the questionaire as a basis for proper and unbiased evaluation of various technologies in that process has been pointed out.

Prema većini stručnjaka dostignuta je vršna proizvodnja nafte u svijetu, što se očituje stalnim povećanjem njene cijene te relativno mali događaji utječu na povećanje njene cijene (prirodne katastrofe, političke promjene u zemljama izvoznicima nafte itd.). Uz nastavak trenutne potrošnje i zadnja litra trenutno poznatih rezervi nafte bit će potrošena za 50-ak godina. Na žalost, svjedoci smo stalnog povećanja potrošnje nafte, što će još ubrzati njen nestanak. Moguća rješenja smanjenja potreba za naftom se vide u poboljšanju postojećih tehnologija motora, uvođenju hibridnih vozila te alternativnih goriva. Ove mjere mogu samo umanjiti probleme vezane uz naftu te se kao konačno rješenje vidi uvođenje goriva koje neće ovisiti o nafti. Biogoriva su jedno od prijelaznih rješenja jer se može koristiti postojeća infrastruktura (opskrbna mreža i motori), smanjuje se ovisnost prometnog sektora o nafti, smanjuju se emisije stakleničkih plinova iz prometnog sektora te podupire održivi razvoj ruralnih područja. Intenzivni su radovi na razvoju vodika kao goriva, idealne zamjene nafte, ali na žalost još nije potpuno jasno koja bi tehnologija bila potpuno prihvatljiva s ekološke strane (vodik proizveden energijom iz nuklearnih elektrana, elektrolizom iz obnovljivih izvora i sl.). U radu je prikazana i energetska bilanca za biodizel što je vrlo važan kriterij za ocjenu nekog energetskog izvora. Hrvatski nacionalni cilj je staviti u promet na domaće tržište, do 31. prosinca 2010. godine, biogoriva u ukupnom godišnjem udjelu goriva za primjenu u prometu u iznosu od 5, 75%. Prilikom ulaska u EU Hrvatska će morati koristiti tu količinu biogoriva pa je hitno potrebno izraditi akcijski plan kako bi se iskoristile sve mogućnosti domaće poljoprivrede za što brže ostvarivanje zadanog cilja. Potrebno je po uzoru na Europske zemlje razraditi sistem poticanja proizvodnje uljarica ali na taj način da ne bude ugrožena proizvodnja uljarica za ishranu.

Novi "00" kultivari osim sadržaja ulja visoke kakvoće imaju i zratno poboljšanu kakvoću sačme, smanjen je sadržaj glukozinolata i sadržaj eruka kiseline što omogučuje njeno iskorištenje u krmnim smjesama u znatno većoj količini. Republika Hrvatska ima značajne mogučnosti za proizvodnju biodizela iz uljarica, čime bi se s gledišta energetskog sektora ostvarili pozitivni učinci.