الأخطار البيئية لأنواع مختلفة من الوقود. الوقود البديل

لسنوات عديدة ، كافح الباحثون لإيجاد بديل للبنزين كنوع رئيسي من وقود المركبات. ليس من المنطقي سرد ​​الأسباب البيئية والمتعلقة بالموارد - حول السمية غازات العادمفقط الكسول لا يتكلم. يجد العلماء حل المشكلة في معظم الأحيان ، في بعض الأحيان ، الأنواع غير العاديةالوقود. اختار سلة المهملات أكثر أفكار مثيرة للاهتمامتحدي هيمنة البنزين على الوقود.

وقود الديزل الحيوي بالزيوت النباتية

وقود الديزل الحيوي هو نوع من الوقود الحيوي يعتمد على الزيوت النباتية ، والذي يستخدم في كلا النوعين شكل نقيوكمخاليط مختلفة مع وقود الديزل. تعود فكرة استخدام الزيت النباتي كوقود إلى رودولف ديزل ، الذي ابتكر الأول في عام 1895 محرك ديزلللعمل بالزيت النباتي.

كقاعدة عامة ، يتم استخدام زيوت بذور اللفت وعباد الشمس وفول الصويا لإنتاج وقود الديزل الحيوي. بالطبع ، لا تُسكب الزيوت النباتية نفسها في خزان الغاز كوقود. يحتوي الزيت النباتي على دهون - استرات الأحماض الدهنية مع الجلسرين. في عملية الحصول على "biosolyara" إيثرات الجلسرين تدمر وتستبدل الجلسرين (يتم إطلاقه كمنتج ثانوي) للكحولات الأبسط - الميثانول ، وفي كثير من الأحيان ، الإيثانول. يصبح هذا أحد مكونات وقود الديزل الحيوي.

في كثير الدول الأوروبيةكما هو الحال في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان والبرازيل ، أصبح وقود الديزل الحيوي بالفعل بديلاً جيدًا للبنزين العادي. على سبيل المثال ، في ألمانيا ، يُباع إستر ميثيل بذور اللفت بأكثر من 800 محطات التعبئة... في يوليو 2010 ، تم تشغيل 245 مصنعًا للديزل الحيوي بطاقة إجمالية قدرها 22 مليون طن في دول الاتحاد الأوروبي. يتوقع المحللون في أويل وورلد أنه بحلول عام 2020 ، ستكون حصة وقود الديزل الحيوي في هيكل وقود السيارات المستهلك في البرازيل وأوروبا والصين والهند 20٪.

وقود الديزل الحيوي - وقود صديق للبيئةللنقل: بالمقارنة مع وقود الديزل التقليدي ، لا يحتوي على الكبريت تقريبًا وفي نفس الوقت قابل للتحلل بشكل كامل تقريبًا. في التربة أو الماء ، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بإعادة تدوير 99٪ من وقود الديزل الحيوي في 28 يومًا - وهذا يقلل من درجة تلوث الأنهار والبحيرات.

هواء مضغوط

نماذج المركبات الهوائية - قيادة المركبات هواء مضغوط- صادر عن عدة شركات. قام مهندسو بيجو ذات مرة بإثارة إعجابهم صناعة السياراتمعلنا عن ابتكار سيارة هجينة لمساعدة المحرك الاحتراق الداخليتضاف طاقة الهواء المضغوط. يأمل المهندسون الفرنسيون أن يساعد هذا التطور السيارات الصغيرة على تقليل استهلاك الوقود إلى 3 لترات لكل 100 كيلومتر. يدعي خبراء بيجو أن الهجين الهوائي في المدينة يمكنه السفر على الهواء المضغوط بنسبة تصل إلى 80٪ من الوقت دون تكوين مليغرام واحد. الانبعاثات الضارة.

مبدأ تشغيل "السيارة الهوائية" بسيط للغاية: لا يتم تشغيل السيارة بخليط البنزين الذي يحترق في أسطوانات المحرك ، ولكن بواسطة تدفق قوي للهواء من الأسطوانة (يبلغ الضغط في الأسطوانة حوالي 300 ضغط جوي ). يحول المحرك الهوائي طاقة الهواء المضغوط إلى دوران أعمدة المحور.

لسوء الحظ ، يتم إنشاء الآلات بالكامل على الهواء المضغوط أو الهجينة الهوائية بشكل أساسي على دفعات ضئيلة - للعمل في ظروف محددة وعلى مساحة محدودة(على سبيل المثال ، في مواقع الإنتاج التي تتطلب أعلى مستوى ممكن السلامة من الحرائق). على الرغم من وجود بعض النماذج للمشترين "القياسيين".

إن الشاحنة الصغيرة Gator الصديقة للبيئة من Engineair هي أول مركبة تعمل بالهواء المضغوط في أستراليا تدخل العالم الحقيقي الاستغلال التجاري... يمكن رؤيته بالفعل في شوارع ملبورن. سعة الحمل - 500 كجم ، حجم اسطوانات الهواء - 105 لترًا. المسافة المقطوعة لشاحنة في محطة وقود واحدة هي 16 كم.

النفايات

ما تم إحرازه من تقدم - بعض السيارات لا تحتاج إلى البنزين حتى يعمل المحرك ، ولكن تدخل النفايات البشرية إلى نظام الصرف الصحي. تم إنشاء مثل هذه المعجزة في صناعة السيارات في المملكة المتحدة. تم تدحرج سيارة في شوارع بريستول ، والتي تستخدم غاز الميثان من الفضلات البشرية كوقود. كان النموذج الأولي فولكس فاجن خنفساءوالشركة المصنعة للوقود المبتكر VW Bio-Bug هي GENeco. مكّن محرك معالجة البراز المثبت على سيارة فولكس فاجن المكشوفة من القيادة لمسافة 15 ألف كيلومتر.

سرعان ما سُمي اختراع جينيكو بأنه اختراق في إدخال تقنيات موفرة للطاقة وأنواع وقود صديقة للبيئة. بالنسبة للشخص العادي ، تبدو الفكرة سريالية ، لذا فهي تستحق التوضيح: السيارة محملة ، بالطبع ، بوقود مُعالج بالفعل - في شكل ميثان جاهز للاستخدام ، يتم الحصول عليه مسبقًا من النفايات.

في الوقت نفسه ، يستخدم محرك VW Bio-Bug نوعين من الوقود في نفس الوقت: تبدأ السيارة من البنزين ، ولكن بمجرد ارتفاع درجة حرارة المحرك وتلتقط السيارة سرعة معينة ، يتم تزويد الإنسان بغاز المعدة معالجتها في مصانع GENeco قيد التشغيل. قد لا يلاحظ المستهلكون الفرق. ومع ذلك ، لا تزال مشكلة التسويق الرئيسية قائمة - تصور بشري سلبي عن المواد الخام التي يتم الحصول منها على الغاز الحيوي.

الألواح الشمسية

ربما يكون إنتاج السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية هو أكثر المجالات تطوراً في صناعة السيارات التي تركز على استخدام الوقود البيئي. تشغيل السيارات تعمل بالطاقة الشمسيةيتم إنشاؤها في جميع أنحاء العالم وفي مجموعة متنوعة من الاختلافات. في عام 1982 ، عبر المخترع هانز تولستروب في مركبة Quiet Achiever الشمسية أستراليا من الغرب إلى الشرق (وإن كان ذلك بسرعة 20 كم فقط في الساعة).

في سبتمبر 2014 ، لم تتمكن ستيلا من تغطية الطريق من لوس أنجلوس إلى سان فرانسيسكو ، والتي تبلغ 560 كم. السيارة الشمسية ، التي طورتها مجموعة من جامعة أيندهوفن الهولندية ، مزودة بألواح تتجمع طاقة شمسية، وحزمة بطارية 60 كيلوغراماً بسعة ستة كيلواط / ساعة. يبلغ متوسط ​​سرعة ستيلا 70 كم في الساعة. في حالة عدم وجود ضوء الشمس ، يكفي احتياطي البطارية لمسافة 600 كيلومتر. في أكتوبر 2014 ، شارك طلاب من أيندهوفن في سيارتهم المعجزة في World Solar Challenge ، وهو رالي بطول 3000 كيلومتر عبر أستراليا للسيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية.

أسرع سيارة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية هذه اللحظةهي Sunswift ، التي أنشأها فريق من الطلاب من الجامعة الأسترالية في نيو ساوث ويلز. في التجارب التي أجريت في أغسطس 2014 ، قطعت هذه السيارة الشمسية 500 كيلومتر بشحنة بطارية واحدة ، وهو أمر مذهل لمثل هذا النقل متوسط ​​السرعة 100 كم في الساعة.

وقود الديزل الحيوي من نفايات الطهي

في عام 2011 ، الوزارة الزراعةعملت الولايات المتحدة مع المختبر الوطني للطاقة المتجددة للبحث عن أنواع الوقود البديلة. كانت إحدى النتائج المدهشة هي الاستنتاج القائل باستخدام السيرة الذاتية ديزلعلى أساس المواد الخام من أصل حيواني. وقود الديزل الحيوي من الدهون المتبقية هو تقنية لم يتم تطويرها بعد ، ولكنها مستخدمة بالفعل في الدول الآسيوية.

كل عام في اليابان ، بعد إعداد الطبق الوطني ، تمبورا ، يتم ترك حوالي 400000 طن من زيت الطهي المستعمل وراءهم. في السابق ، كان يتم معالجته في علف الحيوانات والأسمدة والصابون ، ولكن في أوائل التسعينيات ، وجد اليابانيون المقتصدون استخدامًا آخر له ، حيث أسسوا على أساسه إنتاج وقود الديزل النباتي.

مقارنة بالبنزين ، فإن مثل هذا النوع غير القياسي من محطات الوقود ينبعث كمية أقل من أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي - سبب رئيسيالمطر الحمضي - ويقلل من كمية انبعاثات العادم السامة الأخرى بمقدار الثلثين. لجعل الوقود الجديد أكثر شعبية ، توصل مصنعوه إلى مخطط مثير للاهتمام. أي شخص يرسل عشر دفعات من الزجاجات البلاستيكية بزيت الطهي المستخدم إلى مصنع RTD يتم تخصيص 3.3 متر مربع من الغابات في إحدى المحافظات اليابانية.

لم تصل التكنولوجيا بهذا الحجم إلى روسيا بعد ، ولكن عبثًا: تبلغ كمية النفايات السنوية من صناعة الأغذية الروسية 14 مليون طن ، والتي من حيث إمكاناتها الطاقية تعادل 7 ملايين طن من النفط. في روسيا ، ستغطي النفايات التي يتم حرقها باستخدام وقود الديزل الحيوي الحاجة إلى النقل بنسبة 10 في المائة.

الهيدروجين السائل

لطالما اعتبر الهيدروجين السائل أحد أنواع الوقود الرئيسية التي يمكن أن تتحدى البنزين والديزل. تشغيل المركبات وقود الهيدروجينليس من غير المألوف ، ولكن بسبب العديد من العوامل لم يكتسبوا شعبية واسعة. على الرغم من أنه في الآونة الأخيرة ، وبفضل موجة جديدة من القلق بشأن التقنيات "الخضراء" ، اكتسبت فكرة محرك الهيدروجين مؤيدين جدد.

العديد من الشركات المصنعة الكبيرةلدينا الآن في اصطفواسيارات مع محرك الهيدروجين... من أشهر الأمثلة على ذلك سيارة BMW Hydrogen 7 ، وهي سيارة ذات محرك احتراق داخلي يمكن أن يعمل بالبنزين والهيدروجين السائل. يحتوي BMW Hydrogen 7 على خزان بنزين سعة 74 لترًا وخزانًا سعة 8 كجم من الهيدروجين السائل.

وبالتالي ، يمكن للسيارة استخدام كلا النوعين من الوقود خلال رحلة واحدة: التبديل من نوع وقود إلى آخر يتم تلقائيًا ، مع تفضيل الهيدروجين. يتم استخدام نفس نوع المحرك ، على سبيل المثال ، في مركبة هجينة تعمل بالهيدروجين والبنزين. استون مارتن Rapide S. في ذلك ، يمكن تشغيل المحرك على كلا النوعين من الوقود ، ويتم التبديل بينهما نظام ذكيتعظيم الاستهلاك والانبعاثات مواد مؤذيةفي الجو.

عمالقة السيارات الأخرى مثل مازدا ونيسان وتويوتا سوف يطورون وقود الهيدروجين.يُعتقد أن الهيدروجين السائل صديق للبيئة ، لأنه لا ينبعث منه أي ملوثات عندما يحترق في بيئة من الأكسجين النقي.

طحالب خضراء

وقود الطحالب هو وسيلة غريبة لتوليد الطاقة لسيارة. بدأ اعتبار الطحالب كوقود حيوي ، أولاً وقبل كل شيء ، في الولايات المتحدة واليابان.

لا تمتلك اليابان احتياطيًا كبيرًا من الأراضي الخصبة لزراعة بذور اللفت أو الذرة الرفيعة (التي تستخدم في بلدان أخرى للحصول على الوقود الحيوي من الزيوت النباتية). لكن البلد الشمس المشرقةيستخرج كمية كبيرة من الطحالب الخضراء. في السابق ، كانوا يؤكلون ، لكنهم الآن يستخدمون كأساس لصنع الضمادة سيارات حديثة... منذ وقت ليس ببعيد في مدينة يابانيةظهر فوجيساوا في الشوارع حافلة ركاب DeuSEL من ايسوزو ، الذي يعمل بالوقود ، وبعضها مشتق من الطحالب. أصبح Euglena green أحد العناصر الرئيسية.

تشكل إضافات "الطحالب" الآن نسبة قليلة فقط من الكتلة الكلية للوقود في خزانات النقل ، ولكن في المستقبل ، وعدت الشركة المصنعة الآسيوية بتطوير محرك يستخدم المكون الحيوي بنسبة 100 بالمائة.

في الولايات المتحدة ، تم التعامل مع الوقود الحيوي القائم على الطحالب عن كثب. بدأت سلسلة محطات تعبئة الدفع في شمال كاليفورنيا في بيع وقود الديزل الحيوي Soladiesel لجميع القادمين. يتم الحصول على الوقود من الطحالب عن طريق التخمير والإطلاق اللاحق للهيدروكربونات. يعد مخترعو الوقود الحيوي بتخفيض بنسبة 20٪ في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وانخفاض ملحوظ في السمية في نواحٍ أخرى.

معلومات مرجعية

يتطلب إنتاج البنزين الصديق للبيئة ، والذي يلبي المعايير الصارمة المتزايدة ، استثمارات كبيرة في تحديث مصانع الأزمرة الحالية وإنشاء مرافق جديدة لإنتاج مكونات السيارات.

أهمية وحدات أزمرة البنزين. بنزين صديق للبيئة. وقود بيئي.

من بين جميع عمليات إنتاج مكونات السيارات في السنوات الاخيرةالأكثر شيوعًا هي عملية الأزمرة لكسور البنزين الخفيف. هذا يرجع إلى عدد من العوامل والمؤشرات ( الجدول 1).
في البلدان التي لديها تكرير نفط متقدم تقنيًا ، لطالما كانت عملية الأزمرة ذات أهمية كبيرة. ولكن مع إدخال صعب المعايير البيئيةمن حيث محتوى البنزين والهيدروكربونات العطرية في البنزين ، زادت متطلبات تقنية الأزمرة بشكل كبير وتم تقليلها إلى ما يلي:

• الحصول على متماثل برقم أوكتان من 85 إلى 92 نقطة (RON) ؛
• ترجيح المواد الخام والأيزوميرات ؛
• موثوقية تشغيلية عالية ، مقاومة لتأثير الشوائب الدقيقة وإمكانية تجديد المحفز ؛
• تحسين رأس المال وتكاليف التشغيل.

الجدول 1. عوامل جاذبية الاستثمار لعملية أزمرة البنزين

في روسيا والدول الاتحاد السوفياتي السابقبدأ تطبيق أزمرة البنزين في تكرير النفط بعد ذلك بكثير. اعتبارًا من نهاية عام 2013 ، تم تشغيل عشر وحدات أزمرة لكسور البنزين الخفيف "Isomalk-2". يوضح الرسم البياني أدناه ديناميكيات بدء تشغيل وحدات أزمرة البنزين في روسيا.

هل يمكن أن يكون وقود السيارات صديقًا للبيئة؟

أصبحت هذه القضية أكثر أهمية في المجتمع الحديث.

يتسبب النقل البري في ضرر لا يمكن إصلاحه بالبيئة. في روسيا ، من أصل 35 مليون طن من الانبعاثات الضارة من مختلف مركبة 89٪ تستأثر بالسيارات ، 8٪ بواسطة السكك الحديدية، 2٪ - للنقل الجوي و 1٪ - للنقل المائي.

تبلغ حصة الانبعاثات من المركبات في الحجم الإجمالي لتلوث الهواء في البلاد في المتوسط ​​اليوم 43 ٪ ، وفي موسكو - ضعف ذلك. تحتل المناطق المحرومة بيئيًا حوالي 15 في المائة من أراضي البلاد ، والتي تضم حوالي 70 ٪ من السكان. إن مستوى تركيز أكاسيد النيتروجين والكربون والمواد الضارة الأخرى في شوارع المدن الروسية الكبيرة أعلى بنسبة 10-18 مرة من الحد الأقصى المسموح به للتركيز.

يحدث الجزء الأكبر من انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي مع غازات العادم لمحركات الاحتراق الداخلي. إذن ، واحد فقط سيارةيمتص سنويًا من الغلاف الجوي في المتوسط ​​أكثر من 4 أطنان من الأكسجين ، وينبعث مع غازات العادم حوالي 800 كجم من أكاسيد الكربون ، وحوالي 40 كجم من أكاسيد النيتروجين وما يقرب من 200 كجم من الهيدروكربونات المختلفة. تحتوي غازات عادم المحركات على خليط معقد ، يوجد أكثر من مائتي مكون ، من بينها العديد من المواد المسببة للسرطان ، على سبيل المثال ، أكاسيد الرصاص ، رباعي إيثيل الرصاص ، إلخ.

عن الحلول القضايا البيئيةعمليا في جميع البلدان المتقدمة في العالم ، تم اتخاذ تدابير لتنظيم انبعاثات المكونات الضارة لغازات العادم من السيارات ، كما أن ملاءمة النقل البيئية في مرحلة التصميم على قدم المساواة مع صفات المستهلك وسلامته. لذلك ، في الوقت الحالي ، أدخلت الولايات المتحدة ودول الاتحاد الأوروبي معايير Euro-4 ، والتي شددت بشكل كبير متطلبات التركيزات القصوى المسموح بها للمواد الضارة في غازات العادمالسيارات على مدى السنوات العشر الماضية.

تتميز محركات البنزين التي تلبي معايير Euro-4 و Euro-5 ليس فقط بالمعايير البيئية العالية ، ولكن أيضًا بخصائص المستهلك المحسنة ، والتي تشمل: التفجير ، وقوة المحرك ، ومعدل تآكل المحرك ، ورواسب الكربون ، والتأثيرات المسببة للتآكل على المحرك ، إلخ. ...

لقد أثبت إدخال معيار EURO-4 في طريق إنشاء أنواع وقود صديقة للبيئة تمامًا فعاليته في الحماية بيئة (أرز. 1). وفقًا للمفوضية الأوروبية ، خلال الفترة من 1995 إلى 2010 ، انخفض متوسط ​​محتوى ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين ومركبات الرصاص في عوادم السيارات العاملة في دول الاتحاد الأوروبي بأكثر من 4 مرات ، وانخفض محتوى الهيدروكربونات و المركبات العضوية المتطايرة (VOC) وغاز ثاني أكسيد الكبريت والبنزين - أكثر من 5 مرات ( أرز. 2).

تتخلف روسيا كثيرًا في حل مشكلة الوقود الصديق للبيئة ، وهو ما يتضح بوضوح من خلال البيانات الجداول 1 أ.

الشكل 1. انبعاثات المكونات السامة الرئيسية من المركبات ذات المحركات

الشكل 2. ديناميات التغيرات في كمية الانبعاثات بمرور الوقت

الجدول 1 أ. نسبة انبعاثات الملوثات عن طريق النقل البري في روسيا وأوروبا

متطلبات الحفاظ على البيئة وقود السياراتفي روسيا يتم تنظيمها من خلال لائحة فنية خاصة "بشأن متطلبات السيارات وبنزين الطائرات والديزل والوقود البحري ووقود المحركات النفاثةوزيت الوقود "، الذي تمت الموافقة عليه بموجب المرسوم الحكومي الروسي رقم 11 المؤرخ 27 فبراير 2008.

تحدد اللائحة المتطلبات الإلزامية لـ سلامة البيئةالوقود الذي يفي بمتطلبات توجيهات البرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي 2003/17 / ES و 98 / 70ES (ما يسمى معايير Euro-2 ، 3 ، 4 ، 5). تحدد اللوائح الفنية الحد الأدنى من المعايير الكيميائية والفيزيائية المسموح بها لبنزين المحرك ووقود الديزل (انظر. الجدول 2) ، وكذلك توقيت إنهاء إنتاج الوقود من فئة بيئية واحدة أو أخرى.

الجدول 2. الحد الأدنى من البارامترات الكيميائية والفيزيائية المسموح بها لبنزين المحرك ووقود الديزل

دخول المتطلبات حيز التنفيذ اللوائح الفنية، المطابقة لمواصفات Euro-4 و 5 ، أصبح موضوعيا حافزا جديا لزيادة الاستثمارات في تحديث الرئيسي العمليات التكنولوجيةالمصافي الروسية.
يتطلب انتقال صناعة تكرير النفط الروسية إلى إنتاج وقود السيارات الصديق للبيئة تغييرات جذريةفي تقنيات الإنتاج بتكاليف مالية عالية.

من أجل ضمان تحسن جوهري في الجودة بنزين السيارات المهام التالية مطلوبة:

• تقليل محتوى مركبات الكبريت في مكونات البنزين إلى مستوى يمكن عنده إنتاج بنزين تجاري بمحتوى كبريت لا يزيد عن 50 (10) جزء في المليون ؛
• إزالة المكونات من المكونات ، والحد من محتوى الهيدروكربونات الأوليفينية والعطرية (البنزين بشكل أساسي) وفقًا لمعايير Euro-3 و Euro-4 ؛
• استخدام المواد المؤكسجة (الكحولات والإيثرات) والمنظفات والمواد المضافة متعددة الوظائف في البنزين.

في الوقت الحالي ، تم تقديم الامتثال للمعايير الأوروبية لوقود المحركات السوق الروسي، يتم توفيره بسبب استخدام الشركات المصنعة لإضافات خاصة لمضاد الطور - ميثيل ثالثي بوتيل إيثر (MTBE). تُستخدم هذه المادة المضافة أيضًا على نطاق واسع في دول الاتحاد الأوروبي ولها تأثير إيجابي على المحرك: يضمن الأكسجين الموجود في MTBE الاحتراق الكامل وبالتالي يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان. ومع ذلك ، يؤدي المحتوى المتزايد من MTBE إلى انخفاض في الطاقة ، وزيادة انبعاثات أكسيد النيتروجين ، كما يؤدي إلى تسريع عملية التآكل ، وبالتالي ، وفقًا للمعايير الأوروبية ، يجب ألا تتجاوز حصة MTBE 15٪. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر MTBE مكونًا مكلفًا ويؤثر استخدامه سلبًا خصائص السعريتم إنتاج البنزين وفقًا للمعايير الأوروبية - زيادة في السعر مقارنةً بالمعايير التقليدية البنزين عالي الأوكتان 10٪.

واحدة من أكثر الطرق ذات الصلة لتحقيق جودة الوقود وفقًا المعايير الأوروبيةالجودة Euro-4 ، Euro-5 هي بناء وحدات الأزمرة. يسمح استخدام تقنيات الأزمرة في تصنيع البنزين بتقليل استهلاك MTBE ، مما يؤدي بدوره إلى خفض سعر التكلفة ، وبالتالي ، سعر البنزين للمستهلكين النهائيين.

المنتج المستهدف من وحدة الأزمرة هو الأيزوميرات ، حيث لا يوجد بنزين وهيدروكربونات عطرية أخرى ، ولا أوليفينات ، ولا كبريت ، ولا نيتروجين ، معادن ثقيلة، أ رقم الأوكتانمن 83 إلى 92 صفحة وفقًا لطريقة البحث ، اعتمادًا على مخططات تدفق العملية.

وبالتالي ، تعد عملية أزمرة أجزاء البنزين الخفيفة حاليًا واحدة من أكثر العمليات طلبًا لإنتاج البنزين الصديق للبيئة. تراكمت خبرة صناعية واسعة في استخدام تقنيات مختلفةوالمخططات التكنولوجية. لكن تحسين المحفزات والتقنيات يستمر باستمرار.

في القرن الحادي والعشرين ، تكتسب تقنية الأزمرة القائمة على محفزات أكسيد الكبريت شعبية.

يتم توفير المعلومات الواردة في هذا القسم لأغراض إعلامية فقط ويتم تجميعها من مختلف مصادر أدبية... يمكن العثور على معلومات حول منتجات وخدمات شركة NPP Neftekhim LLC في الأقسام "

يتطلب التأثير الحاسم للنقل على البيئة اهتمامًا خاصًا باستخدام أنواع الوقود الجديدة الصديقة للبيئة. وتشمل هذه ، أولاً وقبل كل شيء ، الغاز المسال أو المضغوط.

في الممارسة العالمية ، يتم استخدام الغاز الطبيعي المضغوط الذي يحتوي على ما لا يقل عن 85٪ من الميثان على نطاق واسع كوقود للمحرك.

استخدام الغاز البترولي المصاحب أقل انتشارًا ؛ وهو خليط من البروبان والبيوتان بشكل أساسي. يمكن أن يكون هذا الخليط سائلاً في درجات حرارة عادية تحت ضغط يصل إلى 1.6 ميجا باسكال. لاستبدال لتر واحد من البنزين ، يلزم 1.3 لتر من غاز البترول المسال ، وكفاءته الاقتصادية من حيث تكاليف الوقود المكافئة أقل 1.7 مرة من تلك الخاصة بالغاز المضغوط. وتجدر الإشارة إلى أن الغاز الطبيعي ، على عكس الغاز البترولي ، ليس سامًا.

يظهر التحليل أن استخدام الغاز يقلل من انبعاثات: أكاسيد الكربون - بمقدار 3-4 مرات ؛ أكاسيد النيتروجين - 1.5-2 مرات ؛ الهيدروكربونات (باستثناء الميثان) - 3-5 مرات ؛ جزيئات السخام وثاني أكسيد الكبريت (دخان) لمحركات الديزل - 4-6 مرات.

عند التشغيل بالغاز الطبيعي بنسبة هواء زائدة أ = 1.1 ، فإن انبعاثات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المتولدة في المحرك أثناء احتراق الوقود و زيت التشحييم(بما في ذلك benzo (a) pyrene) مسؤولة عن 10٪ من الانبعاثات عند التشغيل على البنزين. تلبي محركات الغاز الطبيعي بالفعل جميع المعايير الحديثة لمحتوى المكونات الغازية والصلبة في غازات العادم.

يجب إيلاء اهتمام خاص لانبعاثات الهيدروكربونات ، التي تخضع للأكسدة الكيميائية الضوئية في الغلاف الجوي تحت تأثير الإشعاع فوق البنفسجي (المتسارع بوجود أكاسيد النيتروجين). تشكل منتجات هذه التفاعلات المؤكسدة ما يسمى الضباب الدخاني. في محركات البنزين ، يمثل الإيثان والإيثيلين الجزء الأكبر من انبعاثات الهيدروكربون ، وفي محركات الغاز ، الميثان. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذا الجزء من انبعاثات محركات البنزين يتكون نتيجة تكسير أبخرة البنزين في الجزء غير القابل للاحتراق من الخليط عند درجات حرارة عالية ، ولا يخضع الميثان غير القابل للاحتراق لأي تحولات في محركات الغاز.

الهيدروكربونات غير المشبعة مثل الإيثيلين تتأكسد بسهولة بالأشعة فوق البنفسجية. الهيدروكربونات المشبعة ، بما في ذلك الميثان ، أكثر استقرارًا بسبب ذلك تتطلب إشعاعًا أصعب (الموجة القصيرة) للتفاعل الكيميائي الضوئي. في طيف الإشعاع الشمسي ، يكون للمكون الذي يبدأ أكسدة الميثان كثافة منخفضة بالمقارنة مع البادئين لأكسدة الهيدروكربونات الأخرى التي لا تحدث عمليًا أي أكسدة للميثان. لذلك ، في المعايير المحددة لانبعاثات السيارات في عدد من البلدان ، تؤخذ الهيدروكربونات في الاعتبار بدون الميثان ، على الرغم من إجراء التحويل للميثان.

وهكذا ، على الرغم من حقيقة أن كمية الهيدروكربونات في غازات العادم للمحركات التي تستخدم وقود المحرك الغازي هي نفسها كما في محركات البنزين ، وغالبًا ما تكون أعلى في الديزل الغازي ، وتأثير تلوث الهواء بهذه المكونات بالغاز الوقود أقل بعدة مرات من السائل.

من المهم أيضًا أن تضع في اعتبارك أنه عند استخدام وقود الغاز ، يزداد عمر محرك المحرك - بمقدار 1.4-1.8 مرة ؛ عمر خدمة شمعات الإشعال - 4 مرات و زيت المحرك- 1.5-1.8 مرة ؛ الأميال الإصلاحية - 1.5-2 مرات. في الوقت نفسه ، يتم تقليل مستوى الضوضاء بمقدار 3-8 ديسيبل وتقليل وقت التزود بالوقود. كل هذا يوفر استردادًا سريعًا لتكاليف تحويل المركبات إلى وقود NGV.

ينجذب انتباه المتخصصين إلى قضايا السلامة المتعلقة باستخدام وقود NGV. بشكل عام ، يتكون خليط متفجر من الوقود الغازي مع الهواء بتركيزات 1.9-4.5 مرة. ومع ذلك ، هناك خطر معين يتمثل في تسرب الغاز من خلال الوصلات المفكوكة. في هذا الصدد ، يعتبر غاز البترول المسال هو الأخطر ، لأنه كثافة أبخرتها أكبر من كثافة الهواء ، أما بالنسبة للهواء المضغوط فهي أقل (على التوالي ، 3: 1.5: 0.5). وبالتالي ، فإن تسرب الغاز المضغوط بعد ترك التسريبات يرتفع ويتطاير ، ويتشكل الغاز المسال - من تراكمات محلية ، ومثل منتجات الزيت السائل ، "انسكاب" ، مما يزيد من موقع الحريق عند الاشتعال.

بالإضافة إلى الغاز المسال أو المضغوط ، يتوقع العديد من الخبراء مستقبلًا رائعًا للهيدروجين السائل ، باعتباره مثاليًا تقريبًا ، من وجهة نظر بيئية ، وقود المحرك... حتى عقود قليلة ماضية ، كان استخدام الهيدروجين السائل كوقود يبدو بعيد المنال. بالإضافة إلى ذلك ، أدى الموت المأساوي لمنطاد HindenburT المليء بالهيدروجين عشية الحرب العالمية الثانية إلى تشويه السمعة العامة لـ "وقود المستقبل" لدرجة أنه أزاله من أي مشاريع جادة لفترة طويلة.

أجبر التطور السريع لتكنولوجيا الفضاء مرة أخرى على التحول إلى الهيدروجين ، السائل بالفعل هذه المرة ، كوقود مثالي تقريبًا لاستكشاف الفضاء العالمي وتطويره. ومع ذلك ، فإن المشاكل الهندسية المعقدة المرتبطة بكل من خصائص الهيدروجين نفسه وإنتاجه لم تختف. كوقود للنقل ، يعتبر الهيدروجين أكثر ملاءمة وأمانًا للاستخدام في شكل سائل ، حيث يتجاوز الكيروسين بمقدار 8.7 مرة من حيث القيمة الحرارية والميثان السائل بمقدار 1.7 مرة. في الوقت نفسه ، تكون كثافة الهيدروجين السائل أقل من كثافة الكيروسين تقريبًا من حيث الحجم ، الأمر الذي يتطلب خزانات أكبر بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تخزين الهيدروجين عند الضغط الجوي عند درجة حرارة منخفضة جدًا تبلغ 253 درجة مئوية. ومن هنا تأتي الحاجة إلى عزل حراري مناسب للخزانات ، مما يستلزم أيضًا وزنًا وحجمًا إضافيًا. تؤدي درجة حرارة الاحتراق العالية للهيدروجين إلى تكوين كمية كبيرة من أكاسيد النيتروجين الضارة بيئيًا إذا كان الهواء هو العامل المؤكسد. وأخيراً ، المشكلة الأمنية سيئة السمعة. لا يزال الأمر خطيرًا ، على الرغم من أنه يعتبر الآن مبالغًا فيه على نطاق واسع. بشكل منفصل ، يجب أن يقال عن إنتاج الهيدروجين. تكاد تكون المواد الخام الوحيدة لإنتاج الهيدروجين اليوم هي نفس أنواع الوقود الأحفوري: النفط والغاز والفحم. لذلك ، لا يمكن تحقيق اختراق حقيقي في قاعدة الوقود العالمية القائمة على الهيدروجين إلا من خلال تغيير أساسي في طريقة إنتاجه ، عندما تكون المادة الخام الأولية هي الماء ، والمصدر الأساسي للطاقة هو الشمس أو قوة سقوط الماء. يتفوق الهيدروجين بشكل أساسي على جميع أنواع الوقود الأحفوري ، بما في ذلك الغاز الطبيعي ، في قابليته للانعكاس ، أي عدم استنفاد العملية. على عكس الوقود المستخرج من الأرض ، والذي يفقد بشكل غير قابل للاسترداد بعد الاحتراق ، يتم استخراج الهيدروجين من الماء وحرقه مرة أخرى في الماء. بالطبع ، من أجل الحصول على الهيدروجين من الماء ، يحتاج المرء إلى إنفاق الطاقة ، وأكثر بكثير مما يمكن استخدامه أثناء احتراقه. لكن هذا لا يهم إذا كانت ما يسمى بمصادر الطاقة الأولية ، بدورها ، لا تنضب وصديقة للبيئة.

مشروع ثان قيد التطوير ، حيث تستخدم الشمس كمصدر للطاقة الأولية. تشير التقديرات إلى أنه عند خطوط العرض من 30 إلى 40 درجة ، ترتفع درجة حرارة نجمنا بحوالي 2-3 مرات أكثر من خطوط العرض الشمالية. هذا لا يرجع فقط إلى الموقع الأعلى للشمس في السماء ، ولكن أيضًا إلى سماكة الغلاف الجوي الأصغر نوعًا ما في المناطق الاستوائية من الأرض. ومع ذلك ، فإن كل هذه الطاقة تقريبًا يتم تبديدها وإهدارها بسرعة. الحصول عليها باستخدام الهيدروجين السائل هو الطريقة الأكثر طبيعية لتراكم الطاقة الشمسية مع توصيلها لاحقًا إلى المناطق الشمالية من الكوكب. وليس من قبيل المصادفة أن يحمل مركز الأبحاث ، الذي تم تنظيمه في شتوتغارت ، الاسم المميز "الهيدروجين الشمسي - مصدر طاقة المستقبل". من المفترض أن تكون المنشآت التي تتراكم فيها أشعة الشمس في الصحراء حسب المشروع المحدد. سيتم استخدام الحرارة السماوية المركزة بهذه الطريقة لتشغيل التوربينات البخارية التي تولد الكهرباء. الروابط الأخرى للمخطط هي نفسها الموجودة في النسخة الكندية ، مع الاختلاف الوحيد وهو أن الهيدروجين السائل يتم تسليمه إلى أوروبا عبر البحر الأبيض المتوسط. التشابه الأساسي لكلا المشروعين ، كما نرى ، هو أنهما صديقان للبيئة في جميع المراحل ، بما في ذلك حتى نقل الغاز المسال عن طريق الماء ، حيث تعمل الصهاريج مرة أخرى على وقود الهيدروجين. تنتج الآن بالفعل شركات ألمانية مشهورة عالميًا مثل Linde و Messergrisheim ، الواقعة في منطقة ميونيخ ، جميع المعدات اللازمة للحصول على الهيدروجين السائل وتسييله ونقله ، باستثناء المضخات المبردة. تراكمت خبرة كبيرة في استخدام الهيدروجين السائل في تكنولوجيا الصواريخ والفضاء بواسطة MBB ، الموجودة في ميونيخ وتشارك في جميع البرامج المرموقة تقريبًا أوروبا الغربيةفي استكشاف الفضاء. تُستخدم معدات البحث والتطوير الخاصة بالشركة في مجال علم درجات الحرارة المنخفضة أيضًا في مكوكات الفضاء الأمريكية. تعمل شركة الطيران الألمانية المعروفة دويتشه إيرباص على تطوير أول طائرة إيرباص تعمل بالهيدروجين السائل في العالم. بالإضافة إلى الاعتبارات البيئية ، يفضل استخدام الهيدروجين السائل في الطيران التقليدي والأسرع من الصوت لأسباب أخرى. وبالتالي ، يتم تقليل وزن إقلاع الطائرة بحوالي 30٪ ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى. وهذا بدوره يسمح بلفة أقصر للإقلاع ومنحنى إقلاع أكثر انحدارًا. نتيجة لذلك ، يتم تقليل الضوضاء - هذه هي آفة المطارات الحديثة ، التي تقع غالبًا في مناطق مكتظة بالسكان. من الممكن أيضًا تقليل مقاومة الطائرة عن طريق التبريد القوي لأجزاء الأنف التي تتوافق مع تدفق الهواء.

كل ما سبق يسمح لنا باستنتاج أن الانتقال إلى وقود الهيدروجين ، في المقام الأول في مجال الطيران ، ثم في النقل البريستصبح حقيقة واقعة بالفعل في السنوات الأولى من القرن الجديد. بحلول هذا الوقت ، سيتم التغلب على المشكلات الفنية ، وتم القضاء أخيرًا على عدم الثقة في الهيدروجين كنوع شديد الخطورة من الوقود ، وتم إنشاء البنية التحتية اللازمة.