5.10.2014

1. BİYODİZEL 5.10.2014

2. Sunuş İçeriği Biyodizel Tanımı ve Özellikleri Bitkisel Yağların Özellikleri Ve Biyodizel Olarak Kullanımı Biyodizelin Dünyada Kullanımı Biyodizel Hammadde Kaynakları Biyodizel Kalitesine Etki Eden Parametreler Biyodizel Katkıları

3. Rudoph Diesel Rudolph Diesel, 1893’te Almanya’da motorunun denemesini gerçekleştirmiş ve 1898’te Paris Dünya Fuarı’nda yer fıstığı yağını yakıt olarak kullanan motorunu sergilemiştir.

4. Rudoph Diesel R.Diesel 1911’de “Bitkisel yağların motor yakıtı olarak kullanımının ülkelerin tarımının gelişiminin ciddi bir katkısı olacağını” ifade etmiş ve 1912’de “Bitkisel yağların motorlarda kullanımı günümüzde önemsiz görünebilir, ancak bitkisel yağlar zamanla petrol ve kömür katranı kadar önem kazanacak” demiştir.

5. Biyodizel Tanımı Biyodizel Tanımı

6. Biyodizel: Tanımı • Biyodizel, bitkisel yağlı tohumlardan, kullanılmış atık kızartma yağlarından, hayvansal yağlardan ve her türlü biyolojik kökenli yağlardan bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyon sonucunda oluşan ve yakıt olarak kullanılan yağ asidi metil esterleridir. • Diğer bir ifade ile biyodizel, bitkisel yağ asidi esterlerinin metanol veya etanol gibi basit alkollerle belirli koşullar altında reaksiyona girmesi ile elde edilen mono alkil esterlerdir. • Kanola yağı metil esteri • Soya yağı metil esteri • Bitkisel yağ metil esteri

7. Transesterifikasyon Reaksiyonu

8. BİYODİZELİN ÖZELLİKLERİ

9. Bitkisel Yağların Özellikleri Bitkisel yağların; Vizkozitesi (fosil dizel yakıtına göre yaklaşık 10-20 kat) yüksektir. Bu nedenle silindirlerde yanma esnasında iyi bir atomizasyon gerçekleşmez ve tam olmayan yanma gerçekleşir. Parlama noktası çok yüksektir. Termal ve oksidasyon kararlılıkları düşüktür. Enjektör memelerinde tortular, yağlama yağının seyrelmesi ve piston segmanlarında yapışma gibi problemler oluşur. Sonuç olarak uzun süre saf bitkisel yağ veya bitkisel yağ/fosil dizel yakıtı karışımı kullanımı dizel motorlarında özellikle yakıt besleme sistemlerinde hasarlar oluşur.

10. Bitkisel Yağ İçerikleri

11. Uygulanabilir Yağlı Tohum Özellikleri Referans: AGQM/UFOP

12. Bitkisel Yağların Yağ Asidi Profili Referans: AGQM/UFOP

13. Bitkisel Yağların Özellikleri Referans: AGQM/UFOP Referans: “Biodiesel:The use of vegetableoils and their derivatives as Alternative Diesel Fuels”, Gerhard Knothe, US department of Agriculture

14. Ayçiçeği Yağının Biyodizel Olarak Kullanımı • Ayçiçeği yağı özellikle; • İtalya, • İspanya • Yunanistan gibi Güney Avrupa ülkelerinde (paçal olarak) kullanılmaktadır. • Doymamış hidrokarbon oranı (linoleik asit) yüksektir. • Bu nedenle oksidasyon kararlılığı düşüktür. • Oksidasyon kararlılığını arttıran katkılar kullanılır. • İyot sayısı >120

15. Soya Yağının Biyodizel Olarak Kullanımı • Soya yağı özellikle; • ABD’de kullanılmaktadır. • Yağ asidi profili ayçiçeğine benzer. • İyot sayısı >120

16. Palm Yağının Biyodizel Olarak Kullanımı • Palm yağı özellikle; • Kuzey Asya’da kullanılmaktadır. • Çok miktarda orta uzunlukta doymuş hidrokarbon (palmitik asit) ve mono doymamış (oleik asit) hidrokarbon içermektedir. • Soğuk filtre tıkanma noktası (+11oC) ve bulutlanma noktası (+13oC) dir. • Tokeferol oranı yüksektir (600-1000 ppm). • Serbest asit miktarı yüksektir. • İyot sayısı <120

17. Kanola Yağının Biyodizel Olarak Kullanımı • Kanola yağı özellikle; • Başta Almanya ve Fransa olmak üzere çoğu AB ülkelerinde kullanılmaktadır. • Mono doymamış hidrokarbon (oleik asit) içermektedir. • Az miktarda doymuş ve çoklu doymamış hidrokarbon içermektedir. • Yanma karakteristikleri iyidir. • Oksidasyon kararlılığı iyidir. • Soğuk akış özellikleri iyidir. • İyot sayısı <=120

18. BİYODİZELDE KULLANILAN BİTKİSEL YAĞ

19. TÜRKİYE AKARYAKIT KULLANIMI,BİYODİZEL KURULU KAPASİTESİ 22 Milyon Ton % 10 16 Milyon Ton 1.5 Milyon Ton

20. TÜRKİYE AKARYAKIT KULLANIMIBİYOETANOL KURULU KAPASİTESİ 22 Milyon Ton % 5 3 Milyon Ton 160.000 Ton

21. Biyodizelin Dünyada Ticari Kullanılması Günümüzde biyodizel özellikle, • Almanya (B100) • Avusturya (B100) • Çek Cumhuriyeti (Belediye araç filolarında B30-B36) • Fransa (Belediye araç filolarında B30-B36) (B5-halka satışta) • İtalya (kalorifer yakıtı ve yağlama katkısı olarak da kullanılıyor) • Slovakya • İspanya (Belediye araç filolarında B30-36) • A.B.D (B20) • U.K (B5)

22. Biyodizel Hammadde Kaynakları (1) • Bağlı • Ülkeye • İklim şartlarına (İklimsel alanda elde edilebilirliği) • Yüksek tohum elde etme oranı (kullanılan alan başına elde edilen tohum miktarı) • İşlenebilirliği • Yağ asidi kompozisyonuna • Düşük miktarda serbest asit miktarı • Düşük oranda safsızlıklar • Biyodizel • USA: Soya yağı • AB: Kanola yağı (düşük erustik asitli ) • Kuzey-Doğu Asya: Palm yağı

23. Biyodizel Hammadde Kaynakları (2) • Başlıca bitkisel yağlar • Ayçiçeği • Soya; • Kanola • Aspir • Yer fıstığı • Pamuk • Diğer Kaynaklar • Yemek veya kızartmalardan doğan atık yağlar • Hayvansal yağlar

24. Biyodizel Üretiminde Hayvansal Yağların Özellikleri • Kaynaklar • Sığır donyağı • Domuz yağı • Balık yağı üzerinde çalışmalar yapılmış. Hayvansal Özellikleri • Doymuş yağ asidi profiline eğilim • Doymuş yağ asidi nedeniyle enerji içerikleri ve setan sayıları yüksektir (özellikle hayvansal yağlar ) • Soğuk akış özellikleri iyi değildir. • Düşük oksidasyon kararlılığı Balık Yağının Özellikleri Doymamışlık oranı yüksektir. İyot sayıları yüksektir. Oksidasyon kararlılıkları iyi değildir. Ancak uygulanmaktadır.

25. Biyodizel Üretiminde Atık Yağların Özellikleri • Kaynaklar • Kullanılmış kızartma yağları • Atık su geri kazanım tesislerinde elde edilen yağlar Özellikleri • Yüksek safsızlık oranı (katı maddeler, halojenler, alkanlar) • Yüksek oranda su miktarı • Düşük oksidasyon stabilitesi (kısmi bozulma) • Doymuş yağ asidi profiline eğilim • Yüksek oranda serbest yağ asidi içeriği • Atık yağlardan üretilen biyodizelin vizkoziteleri ve karbon kalıntısı yüksektir. • Atık yağlardan üretilen biyodizelin soğuk akış özellikleri iyi değildir.

26. Kalite Parametreleri Hammadde Seçimi (Yağ asidi profili) Standartlara Uymayan Biyodizel Trigliseritlerin reaksiyonlarının tamamlanamaması Saflaştırma problemleri (Biyodizelde katalizör, sabun ve gliserin olması) Yakıt besleme sisteminde tıkanmalar (Enjeksiyon pompaları, enjektörler vs. Biyodizel Kalitesine Etki Eden Parametreler

27. Kalite parametreleri : Vizkozite Yoğunluk Setan sayısı (CN) Isıl değer Akış özellikleri Parlama noktası (FP) Oksidasyon kararlılığı Yağlayıcılık Malzeme uyumu Biyodizel Kalite Parametreleri

28. Biyodizel Kalitesine Etki Eden Parametreler Biyodizel Kalitesine Etki Eden Parametreler

29. Viskozite: Yakıt besleme sisteminde yakıtın akıcılığı çok önemlidir. Yakıtın silindirler içinde atomizasyonu yanma performansı açısından çok önemlidir. Yüksek vizkozite yakıtın fakir atomizasyonuna, kötü yanmaya, enjektörlerin tıkanmasına, segmanlarda karbon birikmesine sebep olur. Yüksek vizkozite yüksek pompalama basıncı gerektirir. Enjektörlerin püskürtülmesini azaltır. Biyodizelin vizkozitesi yaklaşık 3.5-6 mm2/sn kadardır. Hidrokarbonların zincir uzunluğu arttıkça vizkozite artar, çifte bağ sayısı arttıkça vizkozite azalır. Biyodizelin safsızlığı ve oksidasyon ürünleri vizkoziteyi arttırır. Biyodizel Kalite Parametreleri

30. Yoğunluk: Biyodizelin yoğunluğu (860-900 kg/m3, 15oC, EN1424) fosil dizel yakıtına göre daha yüksektir (820-845 kg/m3, EN 590). Yoğunluk yakıt sarfiyatına ve yanma ısısına etki eder. Hidrokarbon zinciri uzadıkça yoğunluk azalır, çifte bağ sayısı arttıkça yoğunluk artar. Ayçiçeği soya gibi yağların yoğunlukları yüksektir (doymamışlık fazla). Biyodizel Kalite Parametreleri

31. Setan sayısı: Dizel yakıtlarının tutuşma özelliğini belirtir. Yüksek setan sayısı tutuşma gecikmesi süresini azaltır. Uzun düz zincirli doymuş hidrokarbonların setan sayısı yüksektir. Kendi kendine tutuşma sıcaklığı yüksek olan yakıtlar dizel vuruntusuna daha fazla eğilimlidir. Setan sayısı hidrokarbonların uzunluğu arttıkça artar, çifte bağ sayısı arttıkça azalır. Orta veya uzun zincirli doymuş hidrokarbonların setan sayıları yüksektir (palm ve don yağı) Soya ve ayçiçeği yağının doymamışlığı yüksek olup setan sayıları düşüktür. Oksidasyon sonucu oluşan peroksitler setan sayısını arttırır. EN 14214 standardında min setan sayısı 51 dir. Biyodizel Kalite Parametreleri

32. Isıl Değer (yanma ısısı): Yakıtın birim kütlesi/hacmi başına alınan enerji miktarını belirler. Ağırlık sınırlaması olan araçlar için bu değer çok önemlidir. Doymuş hidrokarbonların zincir uzunluğu arttıkça ısıl değer artar (palm yağı). Doymamışlık arttıkça (hidrojen sayısı azaldıkça) ısıl değer azalır. Biyodizelin ısıl değeri oksijen içeriğinden dolayı (yaklaşık %11) fosil dizel yakıtına göre daha düşüktür.[ Kanola (%13 kütlesel, %8 hacimsel-biyodizelin yoğunluğu yüksek)] Aynı motor çalışma şartları altında biyodizelin güç ve torku daha düşüktür. Enjeksiyon hacmi artarsa aynı motor performansı elde edilebilir. Ancak yakıt sarfiyatı artar. Yakıt tipini algılayıcı sensörler kullanılır. AUDI A4 Biyodizel Kalite Parametreleri

33. Akış Özellikleri: Bulutlanma-Soğuk Filtre Tıkanma- Akma Noktası (CP, CFPP, PP): Yakıtın soğukta akış özelliğini belirtir. Doymuş hidrokarbonların CP, CFPP, PP değerleri yüksektir. Yüksek sıcaklıklarda kristalize olurlar. Hayvansal ve kızartma yağların doymuş hidrokarbon sayısı fazladır. Soğuk akış özelliği iyi olmayan yakıt kullanımı motorun yakıt besleme elemanlarına hasar verir. Ayrıca motorda ilk hareket problemleri oluşur. Parlama Noktası: Yakıtların taşınma ve depolanmasında çok önemlidir. Yakıtın hava ile tutuşabilir bir karışım oluşturabilme eğilimini gösterir. Yüksek uçucu bileşenlerin gösterir. Biyodizelin en önemli avantajlarından biri parlama noktasının yüksek olmasıdır. Yaklaşık 200oC civarındadır. Dizelin ise 70oC civarındadır. Bu da taşıma ve depolamaya olumlu etkide bulunur. Biyodizel Kalite Parametreleri

34. Oksidasyon kararlılığı Biyodizelin kimyasal yapısı itibari ile oksidasyon kararlılığı fosil dizel yakıtına göre çok daha düşüktür. Özellikle çoklu doymamış yağ asitleri oksidasyon kararlılığı açısından düşüktür (ayçiçeği-linoleik ve linolenik asit fazla). Doymuş yağ asitlerinin oksidasyon kararlılığı yüksektir (palm yağı). Oksidasyon stabilitesi ham yağın tokeferol ve karoten (antioksidan) içeriğine de bağlıdr. Antioksidan katkılar kullanılır. Biyodizel Kalite Parametreleri

35. Yağlayıcılık Motor elemanlarının (piston-segman bölgeleri, yakıt pompaları, enjektörler vb.) sürtünme ve aşınma problemlerinin giderilmesi için yağlamaya ihtiyacı vardır. Günümüz fosil dizel yakıtlarındaki kükürt miktarı oldukça düşürülmüştür. Kükürt miktarı düşürülmüş dizel yakıtları için yağlama özelliğini arttıran katkılar kullanılmaktadır. Ancak katkı miktarı arttığında yakıt besleme elemanlarında tortular oluşmaktadır. Biyodizelin yağlayıcılık özelliği çok iyidir. Bazı çalışmalar da % 0.15-0.50 (hac/hac) biyodizel eklemesi ile kükürtsüz fosil dizel yakıtı için aşınma izi standartta bulunan 460 mikrometre değerinin altında kalmıştır. Biyodizel Kalite Parametreleri

36. Yağ Asidi Profilinin Biyodizel Kalitesine Etkileri (2) ARTAR ARTAR ARTAR AZALIR ARTAR AZALIR

37. Biyodizelin Yağlama Özelliği Referans: AGQM/UFOP, RME: kanolametil esteri

38. Malzeme Uyumu • Biyodizel orta sınıf bir çözücüdür. • Boyanmış yüzeyler ile temas ettiğinde bazı boyaları çözebilmektedir. • Biyodizelin çözücü özelliğinden dolayı daha önceden dizel yakıtından kaynaklanan sediment ve tortuları çözerek yakıt filtresinin hatta enjektörlerin tıkanmasına sebep olabilir. • Biyodizel yakıt deposuna konulmadan önce yakıt deposunun içi temizlenmelidir.

39. Biyodizel Katkıları Biyodizel Katkıları

40. Biyodizel Katkıları – Akış İyileştirici- CFPP • Özellikle kış aylarında (bazen sonbaharda) biyodizelin; • Bulutlanma noktasını (CP); • Soğuk filtre tıkanma noktasını (CFPP); • Akma noktasını (PP); düşüren (akış iyileştiren) katkılar kullanılmaktadır. • Mineral yağlar için kullanılan akış iyileştiriciler biyodizel için uygun değil. • Farklı üreticilerin geliştirdiği katkıların birbiri ile etkileşimi söz konusudur. • Katkı eklenmesi üretim esnasında iyi türbülansın olduğu yüksek sıcaklık bölgelerinde (çok yüksek değil) olmalıdır.

41. Biyodizel Katkıları Oksidasyon Kararlılığı (1) • Biyodizelin oksidasyon kararlılığı; • Ham yağın kendisinde bulunan tokeferol (antioksidan) miktarına • Yağ asidi profiline (doymamış yağ asitlerine) bağlıdır. • Biyodizelin oksidasyon kararlılığını arttırmak için antioksidan katkılar kullanılır. • BHT (2-6-di-tert-butyl-4-methyl-phenol), • TBHQ (tert-buthyl hydrochinone) • Fenolik antioksidanlar • Katkı eklenmesi üretimden hemen sonra olmalıdır. Referans: AGQM/UFOP

42. Biyodizel KatkılarıOksidasyon Kararlılığı (2) Referans: AGQM/UFOP

43. Biyodizel Katkıları Oksidasyon Kararlılığı Bazı bitkisel yağlardaki tokeferol oranları Referans: AGQM/UFOP

44. YAKIT ANALİZLERİ LABORATUVARI

45. BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ TEŞEKKÜRLER Dersin Hocası: Baki ÇİÇEK Hazırlayan: Duygu Pervin KOŞAR 200520105031