Z różnych powodów producenci silników spalinowych oraz pojazdów i maszyn nimi napędzanych, poszukują alternatywnych paliw, którymi można te jednostki zasilać. W ostatnim czasie coraz częściej słychać o biopaliwach drugiej generacji, czyli krótko i obrazowo mówiąc, o odpowiednio przetworzonym oleju po smażeniu frytek.
Silniki wysokoprężne, popularnie znane jako silniki Diesla (od nazwiska ich twórcy – niemieckiego inżyniera Rudolfa Diesla) są zasilane paliwami o stosunkowo niskiej temperaturze samozapłonu. Chodzi o to, aby drobno rozpylone paliwo mogło się zapalić dzięki działaniu podwyższonej temperatury, bez udziału dodatkowych bodźców energetycznych (np. iskry). Generalnie do tej grupy zaliczamy głównie olej napędowy, choć jeszcze kilkanaście lat temu równie popularny był olej opałowy. Ten drugi, użytkowany nie do końca legalnie (jest objęty niższą akcyzą, ale zgodnie z prawem jego zastosowanie to opalanie kotłów centralnego ogrzewania a nie silnika Ursusa C 330 i innych ciągników) wspomniałem raczej w formie ciekawostki, nie zachęcam nikogo do wlewania tego specyfiku do baku, a już szczególnie w nowoczesnym ciągniku.
Wróćmy jednak do myśli przewodniej, czyli samozapłonu. Aby był on możliwy, do wnętrza cylindra musi dostać się świeże powietrze bogate w tlen. Jest ono następnie sprężane, a pod koniec tego procesu, kiedy wędrujący ku górze tłok kończy „dopychać” zgromadzone wewnątrz cylindra powietrze olej napędowy jest wtryskiwany do komory spalania. Zgodnie z prawami fizyki, przy sprężaniu (zmniejszaniu objętości) wzrasta temperatura gazu. W silnikach wysokoprężnych to zjawisko jest wykorzystywane do inicjowania zapłonu paliwa, które jest podawane do wnętrza komory spalania w formie mgiełki, przez element znany jako wtryskiwacz (tudzież pompowtryskiwacz). Zapłon paliwa powoduje odepchnięcie tłoka w dół, a wytworzona w ten sposób energia mechaniczna jest przekazywana za pośrednictwem korbowodu na wał korbowy i pozostałe elementy ruchome silnika i całego pojazdu lub maszyny.
BO kontra B7, czyli bio nie zawsze takie dobre
Obecnie oferowany olej napędowy może zawierać w swoim składzie do 7% biokomponentów, profesjonalnie nazywanych wyższymi estrami kwasów tłuszczowych, pochodzących głównie z oleju rzepakowego. Unia Europejska nakazała jego stosowanie w 2009 roku. Ten rodzaj paliwa jest oznaczany jako B7 i jest oferowany do sprzedaży na większości sieciowych stacji paliw. Drugi gatunek popularnego diesla (tudzież ropy) to paliwo bez domieszki dodatków pochodzenia biologicznego – chętniej poszukiwanego przez rolników, dostępnego przeważnie w sprzedaży hurtowej. Wprowadzenie do sprzedaży paliwa z dodatkami pochodzenia roślinnego miało w założeniu pomóc w ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych i zmniejszyć uciążliwość przemysłu petrochemicznego dla środowiska naturalnego. Czy te założenia zostały spełnione? Tego nie byłbym do końca pewien. Jak już wspomniałem, rolnicy chętniej kupują „czysty” olej napędowy. Powodów ku temu jest kilka, a głównym są problemy z wytrącaniem się różnego rodzaju osadów z paliwa zawierającego dodatki roślinne. Owe osady potrafią dość skutecznie zapchać filtry. Inne problemy o jakich słyszałem to trudniejszy rozruch silnika w niskich temperaturach czy powstawanie w zbiorniku paliwa przypominających żel tzw. glonów paliwowych, czyli efektów działalności bakterii żywiących się właśnie biokomponentami. Generalnie paliwo B0 jest uznawane za bezpieczniejsze dla układu wtryskowego silnika.
HVO, czyli nowe wcielenie oleju spożywczego
W ostatnich miesiącach, w branży rolniczej coraz częściej słychać o zastępowaniu tradycyjnego (i wzbogaconego w dodatki pochodzenia roślinnego) oleju napędowego przez paliwo o symbolu HVO. Skrót ten pochodzi od Hydrogenated Vegetable Oil, co możemy przetłumaczyć jako uwodorniony olej roślinny. Jest to biopaliwo drugiej generacji (pierwsza to wspomniane wyżej estry kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego), które według zapewnień producentów emituje 90% mniej dwutlenku węgla, 30% mniej cząstek stałych i 9% mniej tlenku azotu, w porównaniu do zwykłego oleju napędowego. Co najważniejsze, produkt powstaje w całości z surowców odnawialnych, którymi są różnego rodzaju tłuszcze spożywcze, w tym te zużyte. Chemik ze mnie średni, więc w tajniki procesu produkcyjnego nie będę się zagłębiał. Dla osób bardziej wtajemniczonych, trzy główne etapy to: uwodornienie wiązań podwójnych w łańcuchach węglowodorowych triglicerydów, rozpad cząsteczki triglicerydów na propen i kwasy tłuszczowe i rozkład kwasów tłuszczowych na węglowodór n-parafinowy za pomocą wody, dwutlenku węgla, tlenku węgla oraz uwodornienia propenu do propanu.
Póki co, o paliwie HVO można przeczytać w samych superlatywach. Producenci silników po przeprowadzonych testach zapewniają, że układ wtryskowy nie wymaga żadnych dodatkowych modyfikacji. Z kolei koncerny petrochemiczne przekonują, że nowe paliwo jest zbliżone właściwościami do tradycyjnego oleju napędowego, a przy tym pozbawione wad diesla B7.
Badania naukowców z Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie wykazały, że HVO w czasie przechowywania dłużej zachowuje pożądane właściwości niż paliwo z dodatkami estrów kwasów tłuszczowych. Jest mniej podatne na skażenie biologiczne (czyli powstawanie wspomnianych glonów), słabo reaguje z wodą i ma niewielką skłonność do tworzenia osadów.
Pionierem w produkcji HVO jest fiński koncern Neste, który produkuje to paliwo od 2007 r. W Polsce prace nad produkcją biopaliw drugiej generacji intensywnie prowadzi PKN Orlen.
Przygotowując tę część tekstu posłużyłem się danymi z artykułu „Potencjał hydrorafinowanego oleju roślinnego (ang. HVO — Hydrotreated Vegetable Oil) jako biopaliwa wysokoreaktywnego w dwupaliwowych układach zasilania”, którego autorami są Janusz Chojnowski i Patrycja Nogas z Instytutu Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wojskowej Akademii Technicznej.
Słowem podsumowania
Cóż tu by rzec, okazuje się że silnik Diesla nie jest jednak taki straszny. Ciekawe, czy równie dobre wyniki w temacie emisji szkodliwych gazów spalinowych uzyskałby stary silnik bez EGR, układu wtrysku AdBlue i innych pro-środowiskowych cudów, który byłby zasilany paliwem HVO. Ale chyba tego już się nie dowiemy. Czasem naprawdę zastanawiam się dokąd zmierza nasz świat…
