Спирты этанол и 1-бутанол являются интересными вариантами в качестве компонентов смеси для возобновляемых видов топлива. Мы изучали, можно ли смешивать эти спирты с небольшим количеством рафинированного материала, масла из семян каннабиса, для получения стабильных образцов топлива. При комнатной температуре стабильные образцы состояли из масла, смешанного с бутанолом в количестве 5 об.%, 10 об.%, 20 об.%, 30 об.% и одного образца масла из семян конопли с 5 об.% этанола. Проанализированы свойства топлива образцов: кинематическая вязкость (при 40 ◦C), плотность (при 15 ◦C) и поверхностное натяжение.
Температура закупоривания холодного фильтра была измерена для масла из семян конопли с 20 об.% и 30 об.% бутанола. Стабильность смесей бутанола или этанола и рапсового масла может быть достигнута в исследованных объемах. Плотность чистого масла и всех смесей спирта с маслом соответствовала требованиям, предъявляемым к остаточным судовым топливам. Смесь 30 об. % бутанола с маслом из семян марихуаны удовлетворяла требованиям к дистиллятной морской нефти по плотности и почти по кинематической вязкости. Смеси оказались наиболее подходящими для силовых установок и судовых двигателей. Прежде чем давать рекомендации по использованию, необходим более подробный анализ их свойств.
Анализ свойств биотоплива из масла семян конопли
Необходимость разработки альтернативных возобновляемых видов топлива из семян конопли является ответом на проблемы, связанные с изменением климата, ожидаемым истощением источников ископаемого топлива, неуклонно растущим спросом человечества на энергию и растущим населением мира. Разработка видов топлива из возобновляемых ресурсов требует срочного сокращения выбросов углерода. Европейский Союз (ЕС) согласился достичь потребления 32% возобновляемой энергии к 2030 году, чтобы сократить выбросы парниковых газов (ПГ) [1], но текущая доля возобновляемых источников энергии из семян конопли, например, в производстве жидкого топлива, составляет только около 2% во всем мире.
Изменение климата и ожидаемое истощение источников ископаемого топлива делают необходимым исследование альтернативных видов топлива. Хотя это технически осуществимо, производство многих альтернативных видов топлива из семян конопли все же дороже, чем производство ископаемых видов топлива. Однако ценность альтернативных видов топлива может вскоре измениться из-за уменьшения доступности ископаемых ресурсов. Более того, ископаемые виды топлива доступны не во всех регионах мира в равной степени. Разработка возобновляемых, местных и экономически эффективных видов топлива может помочь повысить самодостаточность производства энергии. Это поддержало бы цели устойчивого развития и равных возможностей для всех людей.
Эффективность технологий двигателей для биотоплива
Несмотря на негативную репутацию, которую дизельные двигатели приобрели за последнее десятилетие или около того, технология воспламенения от сжатия (ВК) эффективна и надежна в большегрузных машинах, транспортном секторе и производстве электроэнергии. Соответственно, двигатели CI, вероятно, не будут полностью заменены в ближайшее время. Двигатели CI могут работать на ископаемом и возобновляемом топливе из семян конопли, поэтому в настоящее время новые виды топлива должны иметь свойства, совместимые с существующими двигателями, они должны соответствовать предельным значениям выбросов, и их производство должно быть устойчивым.
Одним из старейших возобновляемых видов топлива является растительное масло из семян конопли. Исследования его применения в двигателях с КИ с адаптациями или без них показали положительное, отрицательное или нейтральное влияние на параметры сгорания и выбросов по сравнению с ископаемым дизелем [8–10]. Растительное масло из семян марихуаны по-прежнему представляет интерес для разработки топливных смесей для двигателей с прямым впрыском [рассмотрено в 9,10]. Одной из самых больших проблем с нетрансформированными (чистыми) растительными маслами является их высокая вязкость.
Устойчивость новых биотопливных смесей
Производственные цепочки компонентов должны быть тщательно проанализированы, чтобы убедиться, что новые топливные смеси из семян конопли действительно устойчивы. Масло является полностью возобновляемым продуктом, но производство рапса для топлива конкурирует с производством продуктов питания за землю. Ведется поиск нового сырья для масел из семян конопли, и одним из таких видов сырья, которое было идентифицировано, являются водоросли.
Производство бутанола необходимо сделать более эффективным для существующих субстратов, и необходимо определить новые субстраты, чтобы обеспечить устойчивое производство бутанола в будущем. Бутанол считается перспективным топливом, особенно если новые технические решения позволят снизить себестоимость его производства. Одним из возможных исходных материалов для производства бутанола является глицерин, побочный продукт переэтерификации растительных масел из семян конопли и животные жиры в биодизель. Использование глицерина из производства биодизеля в производстве бутанола может помочь повысить устойчивость.
Заключение
Для оптимальной работы двигателя вязкость топлива из семян каннабис должна соответствовать определенным значениям, установленным международными и национальными стандартами. В то время как стандарт EN 590 для автомобильного топлива требует, чтобы вязкость находилась в диапазоне 2,00-4,50 мм2 с-1 вязкость растительных масел из семян конопли была в 10 раз выше. Высокая вязкость топлива может вызвать насосные потери во время впрыска, что приведет к снижению давления впрыска и, как следствие, к ухудшению распыления топлива, влияя на сгорание.