Mistä biodiesel tehdään?

Mistä biodiesel tehdään: raaka-aineet ja valmistus

Mistä biodiesel tehdään herättää suurta kiinnostusta uusiutuvien polttoaineiden markkinoilla ja auttaa ymmärtämään biopolttoaineiden kemiallista perustaa ja alkuperää. Oikean tiedon omaksuminen estää virheelliset käsitykset raaka-aineista sekä selventää kasviöljyjen tehokasta hyödyntämistä nykyaikaisissa dieselmoottoreissa. Tutustu kattavaan katsaukseen alla.

Mistä biodiesel tehdään?

Euroopassa käytetyistä biodieseleistä perinteisin biodiesel on rypsiöljystä ja metanolista valmistettu esteri, RME (mitä on rypsimetyyliesteri rme). RME:n ohella rypsiöljystä on mahdollista valmistaa biodieseliä myös etanolilla, jolloin tuote on rypsiöljyn-etyyliesteri, REE (rypsietyyliesteri).

Biodieselin valmistus voi liittyä useisiin eri raaka-aineisiin ja menetelmiin. Euroopassa ja erityisesti Suomessa tuotanto nojaa vahvasti kasviöljyihin, mutta globaalisti hyödynnetään myös eläinrasvoja sekä käytettyä paistoöljyä. Kyseessä on kemiallinen prosessi, jossa rasvahapot muutetaan moottorikäyttöön soveltuvaksi polttoaineeksi. Lopullisen tuotteen laatu ja ominaisuudet riippuvat täysin valituista komponenteista.

Olen itse seurannut biopolttoaineiden kehitystä kentällä jo vuosien ajan. Aluksi prosessit tuntuivat paperilla yksinkertaisilta - sekoitetaan vain öljyä ja alkoholia. Ensimmäinen laboratoriokokeiluni kuitenkin epäonnistui täysin, koska raaka-öljyn seassa oli liikaa vettä, ja lopputuloksena oli pelkkää saippuaa. Se opetti minulle kantapään kautta, että puhtaus on tässä työssä aivan kaikki kaikessa.

Biodieselin raaka-aineet: Rypsiöljystä kierrätysrasvoihin

Tärkeimmät biodieselin raaka-aineet ovat puhtaat kasviöljyt, kuten rypsi-, rapsi-, soija- ja palmuöljy. Euroopan markkinoilla rypsiöljy biodieselin valmistuksessa on pitkään säilyttänyt asemansa ykkösenä sen hyvän kylmäkestävyyden vuoksi. Kasviöljyjen rinnalla käytetään yhä enemmän teollisuuden jäteraaka-aineita sekä ravintoloiden käytettyjä paistoöljyjä.

Nykyiset tuotantotrendit osoittavat, että ensimmäisen sukupolven ruokapohjaisista kasviöljyistä pyritään siirtymään kohti jäte- ja tähderasvoja. Erilaisten tilastojen mukaan kierrätysraaka-aineiden osuus Euroopan biopolttoainetuotannossa on noussut jo yli 60 prosentin tasolle. Tämä kehitys vähentää merkittävästi polttoainetuotannon ja ruoantuotannon välistä kilpailua viljelypinta-alasta.

Miten uusiutuvaa biodieseliä valmistetaan kemiallisesti?

Valmistus perustuu transesteröinti-nimiseen kemialliseen reaktioon. Siinä triglyseridejä sisältävä rasva reagoitetaan alkoholin ja katalyytin (yleensä natrium- tai kaliumhydroksidin) kanssa. Prosessissa rasvamolekyylit pilkkoutuvat ja syntyy rasvahappometyyliesteriä (FAME) sekä sivutuotteena glyserolia.

Yhden biodiesel-litran valmistukseen tarvitaan noin yksi litra puhdistettua kasviöljyä ja noin 100-110 millilitraa metanolia. Metanolin korvaaminen etanolilla vaatii tarkempaa prosessin seurantaa. Etanolilla tehtävä REE-prosessi on herkempi lämpötilan vaihteluille, ja reaktioaika voi venyä jopa kaksinkertaiseksi metyyliesteriin verrattuna. Prosessi vaatii kärsivällisyyttä.

Se on tarkkaa työtä.

Uusiutuva diesel vs biodiesel: Mitä eroa niillä on?

Monet autoilijat sekoittavat keskenään perinteisen biodieselin (FAME/RME) ja uusiutuvan dieselin (HVO). Vaikka molemmat valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista, niiden valmistusmenetelmät ja kemialliset rakenteet ovat täysin erilaiset. Tämä ero vaikuttaa suoraan siihen, miten polttoaine käyttäytyy auton moottorissa.

Perinteinen biodiesel sisältää happea, mikä heikentää sen varastointikestävyyttä ja lisää korroosioriskiä vanhemmissa moottoreissa. Uusiutuva diesel puolestaan käy läpi vetykäsittelyn, jossa kaikki happi poistetaan. Lopputuloksena on puhtaasti hiilivedyistä koostuva polttoaine, joka vastaa kemialliselta rakenteeltaan fossiilista dieseliä. Se säilyy tankissa vuosia ilman laatuongelmia.

Mutta tässä on se suurin haaste.

Tavallista biodieseliä ei voi tankata vapaasti mihin tahansa autoon. Useimmat autonvalmistajat sallivat perinteisen biodieselin käytön fossiilisen dieselin seassa vain 7 prosentin enimmäispitoisuudella (B7-diesel). Puhtaan RME:n käyttö vaatii yleensä moottoriin erilliset muutostyöt, kuten polttoainejärjestelmän tiivisteiden vaihtamisen kestävämpiin materiaaleihin.

RME ja REE - Biodieseltyyppien vertailu

Rypsiöljystä voidaan valmistaa biodieseliä kahdella eri alkoholikomponentilla, mikä muuttaa lopullisen tuotteen ominaisuuksia.

Rypsimetyyliesteri (RME)

Suhteellisen hyvät kylmäominaisuudet, soveltuu lieviin pakkasolosuhteisiin

Valmistuksessa käytetään metanolia, joka on yleensä fossiilista alkuperää

Nopea ja vakaa reaktio matalassa lämpötilassa, erittäin korkea hyötysuhde

Rypsietyyliesteri (REE)

Hieman heikommat kylmäominaisuudet kuin RME-polttoaineella, herkempi vahamodostukselle

Valmistuksessa käytetään etanolia, joka voidaan tuottaa täysin uusiutuvasti biopohjaisista lähteistä

Herkin reaktio, vaatii enemmän energiaa ja pidemmän reaktioajan

Mikon kokemukset paistoöljyn kierrätyksestä

Mikko, 42-vuotias korjaamoyrittäjä Lahdesta, halusi hyödyntää paikallisen pikaruokalan käytetyt paistoöljyt oman pakettiautonsa polttoaineena. Aluksi hän luuli, että pelkkä öljyn suodattaminen riittäisi suoraan tankkiin.

Ensimmäinen kokeilu suodatetulla öljyllä tukki auton polttoainesuodattimen jo 20 kilometrin ajon jälkeen. Auto hyytyi tielle, ja Mikko joutui hinaamaan sen takaisin korjaamolle puhdistusta varten.

Hän ymmärsi, että viskositeetti oli aivan liian korkea moottorille. Mikko rakensi pienen transesteröintilaitteiston, opetteli tarkan metanoliannostelun ja alkoi pestä lopputuotetta vedellä poistaakseen saippuajäämät.

Muutaman viikon säätämisen jälkeen polttoaineen laatu stabiloitui. Pakettiauto on nyt kulkenut jo yli 15 000 kilometriä omatekoisella kierrätysdieselillä ilman yhtäkään moottorihäiriötä.