बायोडीजल: इतिहास, गुण, प्रकार, फायदे, नुकसान - रसायन विज्ञान - 2025

बायोडीजल ईंधन प्राकृतिक मूल जो कम आणविक द्रव्यमान एल्कोहल के साथ प्रतिक्रिया वनस्पति तेल या पशु वसा प्राप्त किया जाता है। इस प्रतिक्रिया को ट्रांसस्टेरिफिकेशन कहा जाता है; मूल ट्राइग्लिसराइड्स से नए फैटी एसिड एस्टर (जिसे मोनो एल्काइल एस्टर भी कहा जाता है) बनते हैं।

'प्रसूति' शब्द का उपयोग करने के बजाय अन्य संदर्भों में, यह कहा जाता है कि बायोमास एक अल्कोहलिसिस से गुजरता है, क्योंकि यह अल्कोहल के साथ इलाज किया जा रहा है; उनमें से और मुख्य रूप से, मेथनॉल और इथेनॉल। इस जैव ईंधन का उत्पादन करने के लिए मेथनॉल का उपयोग इतना आम है कि यह लगभग इसका पर्याय है।

बायोडीजल पंप B5। स्रोत: Pxhere

बायोडीजल डीजल ईंधन, डीजल या पेट्रोडीजल के उपयोग के लिए एक हरे रंग का विकल्प है (और भी अधिक इसकी संरचना में पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन शामिल हैं)। हालांकि, डीजल इंजनों में प्रदर्शन के संदर्भ में उनके गुण और गुणवत्ता में बहुत अधिक अंतर नहीं है, ताकि दोनों ईंधन अलग-अलग अनुपात में मिश्रित हों।

इनमें से कुछ मिश्रण बायोडीजल (B100, उदाहरण के लिए) या पेट्रोडीजल (केवल 5-20% बायोडीजल के साथ) में समृद्ध हो सकते हैं। इस तरह, डीजल की खपत बाजार में पेश होने के साथ ही बायोडीजल फैल जाती है; नैतिक, उत्पादक और आर्थिक समस्याओं की श्रृंखला पर काबू पाए बिना नहीं।

एक सरल दृष्टिकोण से, यदि तेल को मशीनों को स्थानांतरित करने के लिए ऊर्जा को जलाने और उत्पन्न करने में सक्षम तरल के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, तो प्राकृतिक मूल का तेल क्यों नहीं? हालांकि, यह अकेले पर्याप्त नहीं है: यदि आप प्रतिस्पर्धा करना चाहते हैं या जीवाश्म ईंधन के साथ रखना चाहते हैं तो आपको रासायनिक उपचार प्राप्त करना होगा।

जब यह उपचार हाइड्रोजन के साथ किया जाता है, तो वनस्पति तेल या पशु वसा के शोधन की बात करता है; इसके ऑक्सीकरण की डिग्री कम है या इसके अणु खंडित हैं। जबकि हाइड्रोजन के बजाय, हाइड्रोजन, अल्कोहल (मेथनॉल, इथेनॉल, प्रोपेनोल, आदि) का उपयोग किया जाता है।

इतिहास

लेन-देन की प्रतिक्रिया

अतीत में जैव ईंधन का सामना करने वाली पहली समस्या का उत्तर खोजा गया था। 1853 में वापस, दो वैज्ञानिकों, ई। डफी और जे। पैट्रिक ने वनस्पति तेल का पहला ट्रांसस्टेरिफिकेशन हासिल किया, यहां तक ​​कि रुडोल्फ डीजल ने भी अपना पहला काम इंजन शुरू किया।

इस हस्तांतरण प्रक्रिया में, तेल और / या वसा के ट्राइग्लिसराइड्स फैटी एसिड के मिथाइल और एथिल एस्टर के साथ-साथ ग्लिसरॉल का उत्पादन करने के लिए अल्कोहल, मुख्य रूप से मेथनॉल और इथेनॉल के साथ-साथ ग्लिसरॉल को एक माध्यमिक उत्पाद के रूप में प्रतिक्रिया करते हैं। KOH जैसे एक बुनियादी उत्प्रेरक का उपयोग प्रतिक्रिया को गति देने के लिए किया जाता है।

वसा के अंतरण का सबसे महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि अस्सी साल बाद बेल्जियम के एक वैज्ञानिक, जिसका नाम जी। चव्हाण है, वनस्पति तेलों के उच्च और अनुत्पादक चिपचिपाहट को कम करने के लिए इस प्रतिक्रिया को पुनर्निर्देशित करेगा।

रुडोल्फ डीजल और उसका इंजन

डीजल इंजन 1890 में उभरा, पहले से ही 19 वीं शताब्दी के अंत में, भाप इंजन की सीमाओं के जवाब में। यह सब कुछ एक साथ लाया था जो आप एक इंजन से चाहते थे: शक्ति और स्थायित्व। यह किसी भी प्रकार के ईंधन के साथ भी काम करता था; और खुद रुडोल्फ और फ्रांसीसी सरकार की प्रशंसा के लिए, वह वनस्पति तेलों के साथ काम कर सकता था।

ऊर्जा के ट्राइग्लिसराइड्स स्रोत होने के नाते, यह सोचना तर्कसंगत था कि जब वे जलाए जाते हैं तो वे यांत्रिक कार्यों को उत्पन्न करने में सक्षम गर्मी और ऊर्जा जारी करेंगे। डीजल ने इन तेलों के प्रत्यक्ष उपयोग का समर्थन किया, क्योंकि इसने इस तथ्य का स्वागत किया कि किसान तेल क्षेत्रों से दूर अपने स्वयं के ईंधन की प्रक्रिया कर सकते हैं।

डीजल इंजन का पहला कार्यात्मक मॉडल 10 अगस्त, 1893 को जर्मनी के ऑगस्टा में अपनी प्रस्तुति में सफल रहा। इसका इंजन मूंगफली के तेल पर चला, क्योंकि रुडोल्फ डीज़ल का दृढ़ विश्वास था कि वनस्पति तेल जीवाश्म ईंधन को प्रतिद्वंद्वी कर सकते हैं; लेकिन जैसा कि वे बाद में उपचार के बिना एक कच्चे रास्ते में संसाधित किया गया था।

मूंगफली के तेल पर चलने वाला यह वही इंजन 1900 में पेरिस के विश्व मेले में पेश किया गया था। हालाँकि, यह ज्यादा ध्यान आकर्षित नहीं करता था क्योंकि तब तक तेल ईंधन का अधिक सुलभ और सस्ता स्रोत था।

petrodiesel

1913 में डीजल की मृत्यु के बाद, पेट्रोलियम रिफाइनिंग से डीजल तेल (डीजल या पेट्रोडीजल) प्राप्त किया गया था। और इसलिए मूंगफली के तेल के लिए डिज़ाइन किए गए डीजल इंजन मॉडल को इस नए ईंधन के साथ काम करने के लिए अनुकूलित और पुनर्निर्माण करना पड़ा, जो किसी भी अन्य वनस्पति या बायोमास तेल की तुलना में कम चिपचिपा था।

इस तरह से सबसे सस्ता विकल्प के रूप में कई दशकों तक पेट्रोडीजल प्रबल रहा। बड़ी मात्रा में वनस्पति द्रव्यमानों की बुवाई करने के लिए बस अपने तेलों को इकट्ठा करने के लिए यह व्यावहारिक नहीं था, जो अंत में इतना चिपचिपा होने के कारण, इंजनों के लिए समस्या पैदा करता था और गैसोलीन के साथ प्राप्त समान पैदावार के बराबर नहीं था।

इस जीवाश्म ईंधन के साथ समस्या यह थी कि इससे वायुमंडल का प्रदूषण बढ़ता था, और यह तेल गतिविधियों के अर्थशास्त्र और राजनीति पर भी निर्भर करता था। इसका सहारा लेने की असंभवता को देखते हुए, कुछ संदर्भों में वनस्पति तेलों का उपयोग भारी वाहनों और मशीनरी को जुटाने के लिए किया गया था।

द्वितीय विश्व युद्ध में जैव ईंधन

जब द्वितीय विश्व युद्ध में तेल संघर्ष के परिणामस्वरूप दुर्लभ होने लगे, तो कई देशों ने वनस्पति तेलों को फिर से चालू करने के लिए आवश्यक पाया; लेकिन उन्हें चिपचिपाहट में अंतर के कारण सैकड़ों हजारों मोटरों की क्षति से निपटना पड़ा था कि उनका डिज़ाइन बर्दाश्त नहीं कर सकता था (और अगर वे पानी में पायसीकारी थे तो भी कम)।

युद्ध के बाद, राष्ट्र एक बार फिर वनस्पति तेलों के बारे में भूल गए और केवल गैसोलीन और पेट्रोडीजल जलाने की प्रथा को फिर से शुरू किया।

बायोडीजल का जन्म

1937 में बेल्जियम के वैज्ञानिक जी। चव्हाण द्वारा चिपचिपाहट की समस्या को छोटे पैमाने पर हल किया गया था, जिसे इथेनॉल-उपचारित ताड़ के तेल से फैटी एसिड के एथिल एस्टर प्राप्त करने की अपनी पद्धति के लिए एक पेटेंट दिया गया था।

यह कहा जा सकता है, इसलिए, कि बायोडीजल औपचारिक रूप से 1937 में पैदा हुआ था; लेकिन इसके रोपण और बड़े पैमाने पर उत्पादन को 1985 तक इंतजार करना पड़ा, एक ऑस्ट्रियाई कृषि विश्वविद्यालय में किया गया।

इन वनस्पति तेलों को ट्रांसस्टेरिफिकेशन के अधीन करके, चिपचिपाहट की समस्या को अंततः हल किया गया, पेट्रोडीजल के प्रदर्शन से मेल खाते हुए और यहां तक ​​कि इसके ऊपर एक हरे रंग के विकल्प का प्रतिनिधित्व करते हुए।

गुण

बायोडीजल के गुण विश्व स्तर पर कच्चे माल पर निर्भर करते हैं जिसके साथ इसका उत्पादन किया गया था। इसमें सोने से लेकर गहरे भूरे रंग तक के रंग हो सकते हैं, एक शारीरिक बनावट जो उत्पादन प्रक्रिया पर निर्भर करती है।

सामान्य शब्दों में, यह अच्छी चिकनाई वाला ईंधन है, जो इंजन के शोर को कम करता है, इसके जीवन को लंबा करता है, और रखरखाव के लिए कम निवेश की आवश्यकता होती है।

इसका प्रज्वलन बिंदु 120ºC से अधिक है, जिसका अर्थ है कि जब तक बाहर का तापमान इससे अधिक नहीं होता है, तब तक आग का कोई खतरा नहीं है; यह डीजल के मामले में नहीं है, जो 52 (C पर भी जला सकता है (एक जलाया सिगरेट के लिए बहुत आसान है)।

बेंजीन और टोल्यूनि जैसे सुगंधित हाइड्रोकार्बन की कमी के कारण, यह फैल या लंबे समय तक जोखिम के मामले में एक कार्सिनोजेनिक जोखिम का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

इसी तरह, इसकी संरचना में सल्फर नहीं है, इसलिए यह प्रदूषणकारी गैसों एसओ ₂ या एसओ _{3 का} उत्पादन नहीं करता है । जब डीजल के साथ मिलाया जाता है, तो यह अपने प्राकृतिक सल्फर यौगिकों की तुलना में अधिक चिकनाई वाला चरित्र देता है। वास्तव में, सल्फर एक अवांछनीय तत्व है, और जब डीजल को डीसल्फुराइज़ किया जाता है तो यह स्नेहन खो देता है जिसे बायोडीजल या अन्य एडिटिव्स के साथ पुनर्प्राप्त किया जाना चाहिए।

प्राप्ति और उत्पादन

बायोडीजल को ट्रांसस्टीफाइड वनस्पति तेलों या पशु वसा से प्राप्त किया जाता है। लेकिन, उनमें से कौन से कच्चे माल का गठन करना चाहिए? आदर्श रूप से, वह जो एक छोटे से बढ़ते क्षेत्र से अधिक मात्रा में तेल या वसा उत्पन्न करता है; अधिक उपयुक्त शब्दों में, यह उन हेक्टेयरों की संख्या होगी, जो आपके खेत में रहते हैं।

अच्छा बायोडीजल एक फसल (अनाज, बीज, फल, आदि) से आना चाहिए जो छोटे क्षेत्रों से तेल की बड़ी मात्रा का उत्पादन करता है; अन्यथा, उनकी फसलों को पूरे देशों को कवर करने के लिए आवश्यक होगा और आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं होगा।

एक बार बायोमास एकत्र हो जाने के बाद, तेल को अनंत प्रक्रियाओं के माध्यम से निकाला जाना चाहिए; उनमें से, उदाहरण के लिए, तेल ले जाने और भंग करने के लिए सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थों का उपयोग होता है। एक बार जब तेल प्राप्त किया जाता है, तो इसकी चिपचिपाहट को कम करने के लिए इसे transesterification के अधीन किया जाता है।

मेथनॉल और बैच रिएक्टरों में एक बेस के साथ तेल मिलाकर, अल्ट्रासाउंड, सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ, मैकेनिकल सरगर्मी, आदि के तहत ट्रांसस्टेरिफिकेशन प्राप्त किया जाता है। जब मेथनॉल का उपयोग किया जाता है, तो फैटी एसिड मिथाइल एस्टर (FAME, इसके अंग्रेजी में संक्षिप्त रूप के लिए: फैटी एसिड मिथाइल एस्टर) प्राप्त किया जाता है।

यदि, दूसरी ओर, इथेनॉल का उपयोग किया जाता है, तो फैटी एसिड एथिल एस्टर (एफएईई) प्राप्त किया जाएगा। यह इन सभी एस्टर और उनके ऑक्सीजन परमाणु हैं जो बायोडीजल की विशेषता रखते हैं।

मेथनॉल और ग्लिसरॉल

मेथनॉल मुख्य रूप से बायोडीजल के उत्पादन में कच्चे माल के रूप में उपयोग की जाने वाली शराब है; और ग्लिसरॉल, दूसरी ओर, एक उप-उत्पाद है जो अन्य औद्योगिक प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और इसलिए बायोडीजल उत्पादन को बहुत लाभदायक बनाता है।

ग्लिसरॉल मूल ट्राइग्लिसराइड अणुओं से आता है, जिसे तीन डीएमएआरडी बनाने के लिए मेथनॉल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

बायोडीजल के प्रकार

विभिन्न तेलों या वसा का अपना फैटी एसिड प्रोफाइल होता है; इसलिए, प्रत्येक बायोडीज़ल में ट्रांसस्टेरिफिकेशन के परिणामस्वरूप अलग-अलग मोनो-एल्काइल एस्टर होते हैं। फिर भी, चूंकि ये एस्टर अपनी कार्बन श्रृंखलाओं की लंबाई में भिन्न रूप से भिन्न हैं, इसलिए परिणामस्वरूप ईंधन उनके गुणों के बीच बड़े दोलन नहीं दिखाते हैं।

इसलिए बायोडीजल के लिए कोई वर्गीकरण नहीं है, बल्कि इसके उत्पादन के लिए चुने गए तेल या वसा के स्रोत के आधार पर एक अलग दक्षता और लाभप्रदता है। हालांकि, बायोडीजल-पेट्रोडीजल मिश्रण हैं, क्योंकि दोनों ईंधन मिश्रित हो सकते हैं और एक दूसरे के साथ गलत हैं, इंजन के लिए उनके लाभकारी गुण प्रदान करते हैं।

शुद्ध बायोडीजल को B100 कहा जाता है; जो अपनी संरचना में 0% पेट्रोडीजल के बराबर है। फिर अन्य मिक्स हैं:

- B20 (80% पेट्रोडीजल के साथ)।

- बी 5 (95% पेट्रोडीजल के साथ)।

- बी 2 (98% पेट्रोडीजल के साथ)।

1996 से पहले निर्मित कारें अपने इंजन में B100 का उपयोग नहीं कर सकती थीं, क्योंकि इसके कुछ घटकों को बदलने के लिए जो इसकी विलायक कार्रवाई के कारण खराब हो गए थे। हालांकि, आज भी कार मॉडल हैं जो अपने कारखाने वारंटी में बायोडीज़ल की बड़ी सांद्रता की अनुमति नहीं देते हैं, इसलिए वे बी 20 से कम मिश्रण का उपयोग करने की सलाह देते हैं।

फायदा

नीचे उन लाभों की एक श्रृंखला का एक विराम है जो बायोडीजल के पेट्रोडीज़ल पर है और जो इसे एक हरे और आकर्षक विकल्प बनाते हैं:

- यह बायोमास से प्राप्त होता है, एक कच्चा माल जो अक्षय होता है और जो अक्सर बेकार हो जाता है।

- यह बायोडिग्रेडेबल और नॉन-टॉक्सिक है। इसलिए, यह मिट्टी या समुद्र को प्रदूषित नहीं करेगा अगर गलती से गिरा दिया गया हो।

- इसका हाई फ्लैश पॉइंट इसे स्टोर करने और ट्रांसपोर्ट करने पर सुरक्षित बनाता है।

- यह ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन नहीं करता है क्योंकि जारी सीओ ₂ पौधों द्वारा अवशोषित की गई समान मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है। इसके लिए धन्यवाद, यह क्योटो प्रोटोकॉल का भी अनुपालन करता है।

- उन फसलों के रोपण के लिए ग्रामीण गतिविधियों को प्रोत्साहित करना जिनसे वनस्पति तेल निकाला जाता है।

- इसे तले हुए तेल से भी उत्पादित किया जा सकता है। यह बिंदु आपको बहुत पसंद करता है क्योंकि पुनर्नवीनीकरण तेल, घरेलू या रेस्तरां से, इसके बजाय भूजल को प्रदूषित करने और प्रदूषण फैलाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे अधिक हरे ईंधन का उत्पादन किया जा सके।

- तेल और इसके डेरिवेटिव से लंबी अवधि में स्वतंत्र होने का एक तरीका दर्शाता है।

- जलने पर कम अवशेष छोड़ता है।

- जीवाणु शैवाल, सोयाबीन और सूरजमुखी के बीज के अलावा, अखाद्य (और कई के लिए अवांछनीय) बायोडीजल का एक आशाजनक स्रोत है।

कमियां

इस ईंधन के साथ सब कुछ सही नहीं है। बायोडीजल की भी सीमाएँ हैं जिन्हें पार करना होगा अगर इसे पेट्रोलियम डीजल को बदलना है। इसके उपयोग की कुछ सीमाएँ या असुविधाएँ हैं:

- इसका उच्च जमना तापमान है, जिसका अर्थ है कि कम तापमान पर यह एक जेल बन जाता है।

- इसकी विलायक शक्ति 1990 से पहले इकट्ठी हुई कारों में मौजूद प्राकृतिक रबर और पॉलीयूरेथेन फोम को नष्ट कर सकती है।

- यह पेट्रोडीजल से ज्यादा महंगा है।

- फसलों और खाद्य पदार्थों की कीमतों में वृद्धि करता है क्योंकि वे बायोडीजल कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाने पर एक अतिरिक्त मूल्य शामिल करते हैं।

- बायोमास के आधार पर, इसे कई हेक्टेयर खेती की आवश्यकता हो सकती है, जिसका अर्थ होगा कि इस उद्देश्य के लिए पारिस्थितिक तंत्र विदेशी लेना, और इसलिए जंगली जीवों को प्रभावित करेगा।

- हालांकि यह अपने दहन के दौरान सल्फर गैसों का उत्पादन नहीं करता है, लेकिन यह नाइट्रोजन ऑक्साइड, NO _x की उच्च सांद्रता छोड़ता है ।

- बड़ी मात्रा में भोजन का उपयोग किया जाएगा, जो कि अकाल को तृप्त करने के बजाय, बायोडीजल के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाएगा।

संदर्भ

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