3.2.1 Фізико-хімічні характеристики і одержання

Біометанол (метиловий або деревний спирт), CH₃OH, безбарвна горюча рідина зі слабким спиртовим запахом (температура кипіння t_кип = 64,71 ºС; температура кристалізації t_кр = 240 ºС; критичний тиск р_кр = 7,95 МПа; критичний тиск ν_кр = 275 кг/м³; теплота пароутворення за температури 20 ºС r = 2191,1 кДж/кг; густина ρ₂₀ =791,5 кг/м³; масова ізобарна теплоємність за температури 20 ºС С_р = 2,46 кДж/(кг*К); коефіцієнт теплопровідності λ₂₀ = 0,2038 Вт/(м*К).

Біометанол дістають із синтез-газу або конверсією природного газу. Крім того сировиною для виробництва біометанолу може бути метан із біогазу. Найбільш поширені методи прямого синтезу метанолу із природного газу та синтезом з оксиду карбону або деоксиду карбону каталітичним гідруванням під тиском 20 МПа. Частка метанолу, що одержують з природного газу становить приблизно 70%, із синтез-газу – 20%, з газів нафтопереробки приблизно 6%, а з твердого палива приблизно 14%.

3.2.2 Переваги і недоліки використання біометанолу

Метанолу притаманні всі ті переваги і недоліки що були зазначені вище для біоетанолу.

При цьому недоліки застосування метанолу більш суттєві. Так, теплотворна здатність цього палива ще нижча ніж етанолу(20-25 МДж/кг. відповідно), а корозійна активність ще вища. Крім того, дуже суттєвою проблемою при експлуатації двигуна на метанолі є токсичність палива.

Вдихання повітря, що містить пари метанолу, викликає легкі явища отруєння – головний біль, втомлюваність, нудоту, можливе подразнення слизових оболонок очей, дихальних шляхів. Подразнення очей настає вже за 3,53 мг/м³. За високих концентрацій починаються важкі отруєння з можливим летальним наслідком (параліч дихальних центрів). Якщо одужання і відбувається, воно настає у більшості випадків дуже повільно. Тому, через високу леткість метанолу, потрібна ретельна герметизація паливно-подавальної системи автомобіля. Крім того, необхідно виключити потрапляння відпрацьованих газів до кабіни водія, зокрема, обладнати двигун замкненою системою вентиляції картера. Виникає також додаткова небезпека отруєння пасажирів у разі виливу палива в аварійних умовах.

3.3 Біобутанол

Біобутанол – це наступний значний етап розвитку біопалива. Його застосування повинно задовольнити зростання потреб в екологічно безпечному, поновлювальному транспортному паливі.

Бутанол може заміняти бензин як паливо навіть більшою мірою ніж етанол, завдяки своїм фізичним властивостям, економічності, безпеці, а також кращій сумісності з двигуном автомобіля.

Основною причиною, з якої донедавна ніхто не знав про бутанол як альтернативне паливо, є те, що виробництво цього продукту ніколи не вважалося економіно доцільним. Прогрес у галузі біотехнологій дав змогу розглядати біобутанол як перспективне альтернативне паливо. І не виключено, що в найближчі 10-15 років етанол втратить пальму першості.

Біобутанол можна використовувати безпосередньо та додаватити до звичайного бензину. Сьогодні біобутанол додають у бензин у концентрації до 10% у Європі і до 11,5% у США без переробки двигуна. Порівняно з етанолом бутанол може бути змішаний з бензином у більш високих пропорціях і використовуватися в існуючих автомобілях без модифікації системи формування повітряно-паливної суміші. В майбутньому є потенціал для збільшення максимально допустимого використання біобутанолу в бензині до 16% об. За своїми експлуатаційними характеристиками 16%-а бутально-бензинова суміш аналогічна 10%-ій етанольній. Бутанольно-бензинові суміші з більш високими концентраціями бутанолу також показують позитивні результати, вони практично не дають фазового розшарування в присутності води.

3.3.1 Переваги застосування біобутанолу

– Містить на 25% більше енергії, ніж етанол: 35 і 25 МДж/кг відповідно;

– легко змішується зі звичайним бензином завдяки низькому тиску пари;

– може повністю заміняти бензин, тоді як етанол може використовуватися тільки як добавка для бензину з максимальним вмістом у суміші не більше 85% і тільки після істотних переробок двигуна. Октанові числа й енергоємність бутанолу максимально близькі до характеристик звичайного бензину, тому перехід транспортного засобу на бутанол не призводить до погіршення експлуатаційних характеристик;

– у присутності води суміш, що містить біобутанол, у меншій степені схильна до розшарування, ніж суміші етанол-бензин, тому це дає змогу використовувати існуючу інфраструктуру і не потребує модифікацій установок для змішування, зберігання або заправок;

– набагато менш агресивна речовин, ніж етанол, тому може транспортуватися існуючими паливними трубопроводами, тоді як етанол має транспортуватися залізницею або водним транспортом;

– безпечніший у використанні, оскільки випаровується в шість разів менше етанолу і в 13,5 раз менш леткий у порівнянні з бензином. Це робить бутанол безпечнішим при використанні як оксегенату і не вимагає особливих змін пропорцій суміші при використанні взимку і улітку;

– СО₂ – нейтральний, що означає зниження емісії парникових газів;

– при горінні не утворює окисидів сульфуру або нітрогену;

– як і інші спирти, бутанол, добре розкладається мікроорганізмами, тому його вплив на навколишнє середовище у випадку витоків можна швидко обмежити.

3.3.2 Недоліки застосування біобутанолу

– Використання бутанольного палива як замінника бензину вимагає збільшення паливо потоку, для того, щоб відповідати характеристикам горіння бензину;

– палива на основі спирту є несумісними з деякими компонентами паливних систем;

– в’язкість бутанолу значно вища ніж бензину або етанолу, що може мати негативні наслідки для паливної системи;

– бутанол більш отруйний для людей і тварин у порівнянні з етанолом. З іншого боку, деякі компоненти бензину, такі як бензол, ще більш отруйні і канцерогенні.

Таким чином, біобутанол економічніший, ніж суміш етанолу з бензином, він поліпшує паливну ефективність автомобіля і збільшує пробіг на одиницю витраченого палива. Біобутанол виробляють із тієї ж сировини- кукурудзи, цукрового буряка, сорго, маніоки, цукрової тростини, кукурудзяних стебел та іншої біомаси, що й етанол, але він може заміняти бензин у рівному об’ємі. Отже, біобутанол має найкращі характеристики серед спиртових палив, і розв’язує деякі проблеми, що заважають більш швидкому поширенню біопалив у світі.