Biodiesel

Biodiesel merujuk kepada bahan api diesel berasaskan minyak sayuran atau lemak haiwan yang terdiri daripada rantaian panjang ester asid lemak. Biodiesel biasanya dihasilkan dengan melakukan tindakbalas kimia keatas lemak haiwan atau minyak sayuran dengan alkohol, yang menghasilkan ester metil, etil atau propil melalui proses transesterifikasi.
Minyak sayuran dan minyak buangan hanya boleh digunakan untuk mengerakkan enjin diesel yang diubahsuai, bukan seperti biodiesel yang dapat digunakan secara terus dalam enjin diesel serta infrastruktur logistik sedia ada. Namun, biodisel kebiasaanya dicampur dengan petrodiesel (biasanya kurang dari 10%) kerana kebanyakkan enjin tidak boleh menggunakan biodiesel sebagai bahan api tanpa pengubahsuaian.
Penggunaan biodiesel dapat mengurangkan penggunaan bahan api fosil namun, penghasilannya bagi memenuhi permintaan bahan api memerlukan kawasan pertanian yang luas bagi memperoleh bahan mentah. Hal ini boleh menyebabkan kawasan hutan sedia ada untuk diratakan bagi penanaman tumbuhan atau kawasan pertanian sedia ada digunakan untuk membekal bahan mentah, yang boleh menyebabkan kekurangan sumber makanan bagi penduduk di suatu kawasan.
Campuran biodiesel dan diesel berasaskan hidrokarbon biasanya diedarkan untuk dijual pada pasaran awam dan kebanyakkan dai dunia menggunakan sistem yang dikenali sebagai faktor "B" untuk menyatakan jumlah biodiesel dalam sebarang campuran bahan api, dengan :
Campuran 20% biodiesel kebawah boleh digunakan dalam peralatan diesel tanpa pengubahsuaian atau hanya pengubahsuaian minimum, tetapi sesetengah pengilang tidak memberi waranti jika alatan rosak akibat campuran biodiesel ini. Campuran B6 ke B20 termasuk dibawah spesifikasi ASTM D7467. Biodiesel juga boleh digunakan dalam bentuk tulen (B100), tetapi mungkin memerlukan pengubahsuaian enjin tertentu bagi mengelak masalah penyelenggaraan dan prestasi. Pencampuran B100 dengan diesel petroleum boleh dilakukan dengan :
Biodiesel boleh digunakan dalam bentuk tulen (B100) atau boleh dicampur dengan diesel petrolium pada sebarang kepekatan dalam kebanyakan enjin diesel suntikan, Enjin kereta api biasa baru bertekanan amat tinggi (29,000 psi) memiliki had pengilangan ketat B5 atau B20 ergantung kepada pengilang. Biodiesel memiliki ciri-ciri pelarut berbeza berbanding petrodiesel, dan akan merosotkan gasket dan saluran getah asli dalam kenderaan (kebanyakan kenderaan yang dihasilkan sebelum 1992), sungguhpun ini cenderung haus secara semulajadi dan kemungkinannya telah digantikan dengan FKM, yang tidak bertindak balas dengan biodiesel. Biodiesel telah diketahui menghapuskan mendakan sisi pada salur bahanapi yang menggunakan petrodiesel sebelumnya. Hasilnya, penapis minyak mungkin tersumbat dengan partikel sekiranya pertukaran kepada bahan api tulen dibuat mengejut. Dengan itu, ia dicadangkan untuk menukar penapis bahanapi pada enjin dan pemanas sejurus selepas bertukar kepada campuran biodiesel.
Sejak Akta Polisi Tenaga 2005 diluluskan kegunaan biodiesel semakin meningkat di Amerika Syarikat. Di Eropah, Tanggung jawab Bahanapi Pengangkut Boleh diperbaharui ("Renewable Transport Fuel Obligation" memerlukan pembekal bagi memasukkan 5% bahan api boleh diperbaharui dalam semua bahanapi pengangkutan di EU sejak 2010. Bagi diesel jalan, ini bererti 5% biodiesel.
]</ref>
Biodiesel merupakan cecair yang memiliki warna berbeza — antara keemasan dan perang gelap — bergantung kepada stok suapan pengeluarkan. Ia tidak bergaul ("miscible") dengan air, memiliki tahap didih yang tinggi dan tekanan wap rendah. *Tahap nyala biodiesel (>130 °C, >266 °F) jauh lebih tinggi berbanding diesel petrolium (64 °C, 147 °F) atau minyak tanah (−45 °C, -52 °F). Diesel bio memiliki ketumpatan kurang ~ 0.88 g/cm³ berbanding air.
Biodiesel memiliki hampir tiada belerang, dan seringkali digunakan sebagai tambahan kepada bahanapi Diesel Belerang Amat Rendah ("Ultra-Low Sulfur Diesel - ULSD").
Diesel bio memiliki beberapa piwaian bagi kualiti termasuk piwaian Eropah EN 14214, ASTM International D6751, dan yang lain.
Pengeluaran biodiesel sejagat mencecah 3.8 juta tan pada tahun 2005. Sekitar 85% pengeluaran biodiesel datangnya dari Kesatuan Eropah.
Pada tahun 2007, harga pasaran purata (dalam pam) di Amerika Syarikat, termasuk cukai bahan api negeri dan kebangsaan, bagi B2/B5 adalah lebih rendah berbanding diesel petroleum pada sekitar 12 sen, dan campuran B20 adalah sama dengan petrodiesel. Bagaimanapun sebagai sebahagian dari pertukaran dramatik dalam harga diesel tahun 2009, menjelang Julai 2009, Jabatan Tenaga Amerika Syarikat (DOE) melaporkan kos purata B20 15 sen setiap gelen berbanding diesel petroleum ($2.69/gal vs. $2.54/gal). B99 dan B100 biasanya lebih mahal berbanding petrodiesel kecuali di mana kerajaan tempatan memberikan subsidi.
Biodiesel merupakan hasil biasa bagi transesterifikasi stok suapan minyak sayuran atau lemak haiwan. Terdapat beberapa kaedah bagi melaksanakan tindak balas transesterification ini termasuk proses kelompok biasa, proses superkritikal, kaedah ultrasonik, malah kaedah gelombang mikro.
Secara kimianya, biodiesel yang ditransesterifikasi terdiri daripada campuran ester monoalkil dalam rantaian panjang asid lemak. Bentuk paling biasa menggunakan metanol (ditukar kepada natrium metoksida) untuk menghasilkan ester metils (biasanya dirujuk sebagai "Ester Metil Asid Lemak" (fatty acid methyl ester- FAME) kerana ia merupakan alkohol paling murah yang ada, sungguhpun ethanol boleh digunakan bagi menghasilkan ethyl ester (biasanya dirujuk sebagai biodiesel "Ethyl Ester Asid Lemak" - fatty acid ethyl ester atau FAEE) dan kandungan alkohol lebih tinggi seperti isopropanol dan butanol juga telah digunakan. Menggunakan alkohol dengan molekul lebih berat meningkatkan ciri-ciri aliran sejuk bagi ester yang terhasil, dengan kos tindak balas transesterification kurang effisen. Pengeluaran lipid transesterification digunakan bagi menukar minyak asas kepada esters yang dikehendaki. Sebarang asid lemak bebas (FFAs) dalam minyak asas samaada ditukar kepada sabun atau disingkirkan dari proses, atau ia di esterified (menghasilkan biodiesel lanjut) dengan menggunakan pemangkin berasid. Selepas pemprosesan ini, tidak seperti minyak lemak tulen, biodiesel memiliki ciri-ciri pembakaran yang menyamai diesel petrolium, dan boleh menggantikannya dalam kegunaan masa kini.
Hasil sampingan proses transesterifikasi merupakan penghasilan gliserol. Bagi setiap 1 tan biodiesel yang dihasilkan, 100 kg gliserol dihasilkan. Pada asalnya, terdapat pasaran yang baik bagi gliserol, yang membantu ekonomi proses secara keseluruhannya. Bagaimanapun, dengan peningkatan penghasilan biodiesel sejagat, harga pasaran bagi gliserol kasar (mengandungi 20% air dan sisa pemangkin) telah merundum. Penyelidikan sedang dijalankan secara sejagat bagi menggunakan gliserol ini sebagai blok binaan kimia.
Biasanya, gliserol kasar ini perlu ditulenkan, biasanya dilakukan menggunakan penurasan hampagas, yang memerlukan tenaga yang banyak. Gliserol tulen (98%+ tulen) kemudian boleh digunakan secara langsung, atau ditukar kepada barangan lain. Pengumuman lanjut dilakukan pada tahun 2007: Usahasama Ashland Inc. dan Cargill mengumumkan rancangan bagi menghasilkan propilena glikol di Eropah dari gliserol dan Dow Chemical mengumumkan rancangan yang sama bagi Amerika Utara. Dow juga merancang membina kilang di China bagi menghasilkan epiklorhidrin dari gliserol. Epichlorhydrin merupakan sumber kasar bagi resin epoxy.
Pada tahun 2007, keupayaan pengeluaran biodiesel bertambah dengan pesat, dengan purata pertumbuhan tahunan antara 2002-06 melebihi 40%. Pada tahun 2006, jumlah pengeluaran terkini bagi jumlah pengeluaran sebenar boleh didapati, pengeluaran biodiesel dunia keseluruhan sekitar 5-6 juta tan, dengan 4.9 juta tan diproses di Eropah (yang mana 2.7 juta tan dari Jerman) dan kebanyakannya yang lain dari USA. Pada Julai 2009, cukai dikenakan pada biodiesel Amerika Syarikat yang di import Kesatuan Eropah bagi mengimbangi persaingan dari Eropah, terutama pengeluar Jerman. In 2007 production in Europe alone had risen to 5.7 million tonnes. Keupayaan pengeluaran Eropah pada berjumlah 16 juta tan. Ini berbanding jumlah keseluruhan permintaan di US dan Europe sekitar 490 juta tan (147 juta gelen). Jumlah keseluruhan pengeluaran dunia bagi minyak sayuran bagi semua tujuan pada tahun 2005/06 adalah sekitar 110 juta tan, dengan sekitar 34 juta tan setiap satu bagi minyak kelapa sawit dan minyak kacang soya.
Jadual di bawah menunjukkan kecekapan hasil bahan mentah per unit luas yang memberi jesan kepada kebolehan meninggikan penghasilan ke tahap industri besar untuk memberi kuasa kepada sebilangan besar kenderaan.
Bahan api alga belum lagi ditentukan dengan tepat, tetapi DOE melaporkan bahawa alga menghasilkan 30 kali lebih banyak tenaga per ekar daripada hasil-hasil tanah seperti biji soya. Hasil 36 tan per hektar dikira sebagai praktikal oleh Institut Oseanografi Ami Ben-Amtotz di Haifa yang telah mengasilkan alga secara komersial selama lebih 20 tahun.
Tumbuhan jatropha disumberkan sebagai biodiesel dengan hasil tinggi tetapi banyak bergantung kepada keadaan iklim dan tanah. Anggaran terendah hasil ialah 200 gelen AS per ekar (1.5 ke 2 tan per hektar) per tumbuhan; dua atau lebih tumbuhan boleh dicapai dalam iklim sesuai. Pokok ini tumbuh di Filipina, Mali dan India, tahan kemarau dan boleh menjalani penyambungan dengan tanaman komersial lain seperti kopi, gula, buahan dan sayuran. Tumbuhan ini sesuai dalam tanah separa gersang dan boleh menyumbang untuk memperlahankan penggurunan menurut kepada penyokong.
According to a study by Drs. Van Dyne and Raymer for the Tennessee Valley Authority, the average US farm consumes fuel at the rate of 82 litres per hectare (8.75 US gal/acre) of land to produce one crop. However, average crops of rapeseed produce oil at an average rate of 1,029 L/ha (110 US gal/acre), and high-yield rapeseed fields produce about 1,356 L/ha (145 US gal/acre). The ratio of input to output in these cases is roughly 1:12.5 and 1:16.5. Photosynthesis is known to have an efficiency rate of about 3-6% of total solar radiation and if the entire mass of a crop is utilized for energy production, the overall efficiency of this chain is currently about 1% While this may compare unfavorably to solar cells combined with an electric drive train, biodiesel is less costly to deploy (solar cells cost approximately US$1,000 per square meter) and transport (electric vehicles require batteries which currently have a much lower energy density than liquid fuels).
However, these statistics by themselves are not enough to show whether such a change makes economic sense. Additional factors must be taken into account, such as: the fuel equivalent of the energy required for processing, the yield of fuel from raw oil, the return on cultivating food, the effect biodiesel will have on food prices and the relative cost of biodiesel versus petrodiesel.
The debate over the energy balance of biodiesel is ongoing. Transitioning fully to biofuels could require immense tracts of land if traditional food crops are used (although non food crops can be utilized). The problem would be especially severe for nations with large economies, since energy consumption scales with economic output.
Jika hanya menggunakan tumbuhan makanan tradisi, kebanyakan negara tidak memiliki tanah yang mencukupi bagi menghasilkan bahanapi bio bagi kenderaan negara. Negara dengan ekonomi lebih kecil (dengan itu kurang penggunaan tenaga) dan lebih banyak kawasan pertanian berada dalam keadaan lebih baik, sungguhpun kebanyakan kawasan tidak mampu mengalih tanah dari oenghasilan makanan.
For third world countries, biodiesel sources that use marginal land could make more sense; e.g., honge oil nuts grown along roads or jatropha grown along rail lines.
Di kawasan tropika, seperti Malaysia dan Indonesia, minyak kelapa sawit ditanam pada kadar pantas bagi memenuhi permintaan biodiesel di Eropah dan pasaran lain. Ia telah dianggarkan di Jerman bahawa kos pengeluaran minyak biodiesel kelapa sawit hanyalan satu per tiga kos pengeluaran biodiesel rapeseed. Sumber langsung bagi kandungan tenaga biodiesel merupakan tenaga suria yang diambil oleh tumbuhan semasa fotosintesis. Berkenaan imbangan tenaga positif biodiesel:
Salah satu pendorong utama bagi penggunaan biodiesel adalah jaminan tenaga. Ini bererti bahawa kebergantungan negara kepada minyak dikurangkan, dan pengganti dengan sumber tempatan, seperti arang batu, gas, atau sumber boleh diperbaharui. Dengan itu negara beruntung dengan penggunaan biofuels, tanpa pengurangan pengeluaran gas rumah hijau. Sungguhpun keseimbangan keseluruhan tenaga dipertikaikan, ia adalah jelas bahawa kebergantungan kepada minyak dikurangkan. Satu contoh adalah tenaga bagi penghasilan baja, yang boleh didapati dari pelbagai sumber selain petrolium. US National Renewable Energy Laboratory (NREL) menyatakan bahawa jaminan tenaga merupakan dorongan nombor satu bagi program bahanapi bio Amerika Syarikat, and a White House "Energy Security for the 21st Century" paper makes it clear that energy security is a major reason for promoting biodiesel. Presiden jawatankuasa EU, Jose Manuel Barroso, bercakap di presidangan bahanapi bio Eropoah baru-baru ini menekankan bahawa bahanapi bio yang diurus dengan betul mempunyai potensi bagi mengukuhkan jaminan keselamatan EU melalui kepelbagaian sumber tenaga.
Peningkatan minat dalam biodiesel telah meningkatkan sejumlah isu alam sekitar berkaitan dengan penggunaannya termasuk pengurangan pengeluaran gas rumah hijau, penebangan pokok, pencemaran dan kadar biodegradasi.
Menurut EPA's Renewable Fuel Standards Program Regulatory Impact Analysis, yang diterbitkan pada Februari 2010, biodiesel berasaskan minyak soya boleh menyebabkan pengurangan purata, sebanyak 57% pelepasan gas rumah hijau berbanding diesel fosil, dan biodiesel dihasilkan dari minyak gris buangan menghasilkan 86% pengurangan.
Bagi maklumat mengenai isu kebolehpengekalan biodiesel, sila lihat Roundtable on Sustainable Biofuels dan Sustainable Biodiesel Alliance.
Templat:Cleanup-link rot