Proprietățile antidetonante ridicate ale metanolului, combinate cu posibilitatea producției sale din materii prime non-petroliere, fac posibilă considerarea acestui produs ca o componentă promițătoare cu un octan ridicat al benzinelor de motor. Adaosul optim de metanol este de la 5 la 20%; la astfel de concentrații, amestecul de benzină-alcool se caracterizează prin proprietăți de performanță satisfăcătoare și dă un efect economic vizibil. Adăugarea de metanol reduce puterea calorică a combustibilului și coeficientul stoechiometric cu modificări minore ale puterii calorice a amestecului.

Datorită modificării caracteristicilor stoichiometrice, utilizarea unui aditiv de metanol de 15% (amestec M15) într-un sistem standard de alimentare cu energie duce la o epuizare a amestecului aer-combustibil cu aproximativ 7%. În același timp, introducerea metanolului crește numărul octanic al combustibilului (în medie cu 3-8 unități pentru un aditiv de 15%), ceea ce face posibilă compensarea deteriorării performanței energetice prin creșterea raportului de compresie. În același timp, metanolul îmbunătățește procesul de ardere a combustibilului datorită formării de radicali care activează reacțiile de oxidare în lanț. Studiile privind arderea amestecurilor de benzină-metanol în motoarele cu un singur cilindru cu sisteme standard și stratificate de formare a amestecului au arătat că adăugarea de metanol reduce perioada de întârziere la aprindere și durata arderii combustibilului. În acest caz, îndepărtarea căldurii din zona de reacție scade, iar limita de epuizare a amestecului se extinde și devine maximă pentru metanolul pur.

Caracteristicile proprietăților operaționale ale metanolului se manifestă și atunci când este utilizat în amestec cu benzină. De exemplu, eficiența efectivă a motorului și puterea acestuia cresc, dar eficiența combustibilului se deteriorează. Conform datelor obținute pe o instalație monocilindră, la e = 8,6 și n = 2000 min-1 pentru un amestec de M20 (20% metanol) în regiunea k = 1,0–1,3, eficiența efectivă crește cu aproximativ 3% , puterea - cu 3-4%, iar consumul de combustibil crește cu 8-10%.

Pentru pornirea la rece a motorului la un conținut ridicat de metanol în amestecul de combustibil sau la temperaturi scăzute, se utilizează încălzirea electrică a aerului sau a amestecului aer-combustibil, recirculare parțială a gazelor de eșapament fierbinți, aditivi la combustibilul componentelor volatile și alte măsuri. .

Aditivii de metanol la benzină în general contribuie la îmbunătățirea caracteristicilor toxice ale mașinii. De exemplu, în studiile efectuate pe un grup de 14 mașini cu kilometraj de la 5 la 120 mii km, adăugarea de 10% metanol a modificat emisiile de hidrocarburi atât în ​​sus cu 41%, cât și scăderea cu 26%, ceea ce a însemnat o creștere medie de 1% ¬tion. În același timp, emisiile de CO și NOx au scăzut în medie cu 38, respectiv 8% pentru întregul grup de vehicule.

Una dintre cele mai grave probleme care împiedică utilizarea aditivilor metanol este stabilitatea scăzută a amestecurilor de benzină-metanol și mai ales sensibilitatea acestora la apă. Diferența de densitate a benzinei și a metanolului și solubilitatea ridicată a acestuia din urmă în apă duc la faptul că pătrunderea chiar și a unor cantități mici de apă în amestec duce la separarea imediată a acestuia și la precipitarea fazei apă-metanol. Tendința la delaminare crește odată cu scăderea temperaturii, creșterea concentrației de apă și scăderea conținutului de aromatice din benzină. De exemplu, cu un conținut de apă de 0,2 până la 1,0% (vol.) în amestecul de combustibil, temperatura de separare crește de la -20 la +10 ° C, adică un astfel de amestec este practic nepotrivit pentru funcționare. Mai jos sunt concentrațiile limită de apă Skr în diferite amestecuri de benzină-metanol:

Pentru stabilizarea amestecurilor de benzină-metanol se folosesc aditivi - propanol, izopropanol, izobutanol și alți alcooli. La un conținut de apă de 600 ppm, turbiditatea unui amestec convențional M15 începe deja la -9°C, la -17°C, amestecul se separă, iar la -20°C are loc destabilizarea aproape completă. Adăugarea a 1% izopropanol reduce temperatura de separare cu aproape 10°C, iar adăugarea a 25% menține stabilitatea amestecurilor M15 chiar și cu aromatice scăzute în benzină până la aproape -40°C pe o gamă largă de conținut de apă.

Datorită costului ridicat și producției limitate de stabilizatori pentru amestecurile benzină-metanol, se propune utilizarea unui amestec de alcooli, în principal izobutanol, propanol și etanol. Un astfel de aditiv stabilizator poate fi obținut într-un singur ciclu tehnologic de producție comună de metanol și alcooli superiori. Adăugarea chiar și a unor cantități mici de metanol modifică compoziția fracționată a combustibilului. Ca rezultat, există o tendință crescută de blocare a vaporilor în conductele de combustibil, deși aceasta este practic eliminată cu metanol pur datorită căldurii sale mari de vaporizare. Conform calculelor, pentru un amestec de 10% metanol cu ​​benzină, formarea de blocaje de vapori este posibilă la temperaturi ambientale cu 8-11°C mai mici decât pentru combustibilul de bază. Corectarea compoziției fracționate a combustibilului de bază este posibilă prin reducerea conținutului de componente ușoare, ținând cont de adăugarea ulterioară de metanol.

Activitatea corozivă a amestecurilor de benzină-metanol este semnificativ mai mică decât cea a metanolului pur, totuși, în unele cazuri este semnificativă și depinde puternic de prezența apei. De exemplu, în amestecurile care conțin 10-15% metanol, oțelul, alama și cuprul nu se corodează, în timp ce aluminiul se corodează lent cu schimbarea culorii.

În străinătate, în motoarele cu carburator, amestecurile de 10-20% etanol cu ​​benzine petroliere, numite „gasohol”, au primit aplicare practică. Conform standardului ASTM elaborat de Comisia Națională pentru Combustibili Alcoolilor din SUA, benzina cu 10% etanol se caracterizează prin următorii indicatori: densitate 730–760 kg/m kJ/kg, presiunea vaporilor saturați (38°C) 55–110 kPa, vâscozitate (–40°C) 0,6 mm2/s, coeficient stoechiometric 14. Astfel, în cele mai multe privințe, benzina corespunde benzinei de motor.

Când se utilizează etanol inundat la temperaturi ambientale scăzute, pentru a preveni separarea, este necesar să se introducă stabilizatori în amestec, care sunt utilizați ca propanol, sec-propanol, izobutanol etc. Astfel, adăugarea a 2,5-3,0% izobutanol asigură stabilitatea. din amestecul de etanol, care conține 5% apă, cu benzină la temperaturi de până la -20 ° C.

Gasoholul este cel mai răspândit în Brazilia, unde din 1975 a fost implementat un program guvernamental de utilizare a surselor regenerabile de materii prime vegetale pentru producerea etanolului și utilizarea acestuia ca combustibil pentru vehicule. Numărul de mașini care rulau în această țară cu etanol și benzină era în 1980. 2411 și 775 mii bucăți. respectiv. Până în 2000, din flota estimată de mașini de pasageri în Brazilia de 19-24 milioane de unități. de la 11 la 14 milioane ar trebui să funcționeze cu combustibili alcoolici.În SUA, la 1000 de dozatoare din 20 de state, mașinile sunt pline cu benzină care conține 10-20% etanol.

În țările europene cu capacitate limitată de producție de etanol și costuri ridicate, există un interes mai mare în utilizarea aditivilor de metanol. Cea mai mare utilizare a metanolului ca combustibil pentru motor și a componentelor sale a fost în Germania. În cadrul unui program federal de trei ani de cercetare a surselor alternative de energie în perioada 1979-1982. în Germania, peste 1.000 de vehicule au fost operate cu combustibili alternativi, în principal metanol și amestecuri benzină-metanol. 850 de vehicule au fost reechipate pentru a funcționa cu amestecul M15, 120 vehicule pe amestecul M100 și 100 vehicule cu motorină cu adaos de metanol. Amestecul M100 este 95% metanol, restul de 5% include fracțiuni ușoare de benzină (de obicei izopentan), care sunt necesare pentru a facilita pornirea motorului. Pentru funcționarea pe timp de iarnă, conținutul de fracții de benzină crește la 8-9%, în timp ce conținutul de apă din amestec nu este permis mai mult de 1%.

Amestecul M15 de fracțiuni de benzină 85% conține cel puțin 45% hidrocarburi aromatice; conținutul de plumb tetraetil din amestec nu depășește 0,15 g/kg, iar apă - în limita a 0,10% (practic 0,05-0,06%). Amestecul M15 contine si aditivi anticorozivi.

Într-un număr de țări, eterul metil terțiar butilic (MTBE) este folosit ca aditiv care extinde resursele benzinelor cu octan ridicat. Eficiența sa anti-detonare este de 3-4 ori mai mare decât cea a benzinei alchil, ceea ce face posibilă obținerea unei game largi de benzine fără plumb cu octan ridicat cu ajutorul eterului. Eterul metil terț-butil se caracterizează prin următorii parametri: densitate 740 - 750 kg / m3, punct de fierbere 48 - 55 ° C, presiunea vaporilor saturați (25 ° C) 32,2 kPa, putere calorică 35,2 MJ / kg, număr octan 95- 110 (metoda motrică) și 115-135 (metoda cercetării). Eterul prezintă cea mai mare eficiență antidetonare în compoziția benzinelor cu distilare directă și reformarea catalitică a modului obișnuit.

Benzinele interne A-76 și AI-92 cu aditivi de 8 și, respectiv, 11% metil terț-butil eter, îndeplinesc cerințele GOST 2084-77 în toate privințele și în ceea ce privește un set de metode de evaluare a calificării au arătat cele mai bune proprietăți de performanță . Benzinele adăugate cu eter se caracterizează prin calități bune de pornire și, la turații scăzute ale motorului, au cifre octanice reale mai mari în comparație cu benzinele comerciale.

Eficiența combustibilului și performanța motorului atunci când funcționează cu benzină cu eter sunt la nivelul benzinei comerciale. În același timp, toxicitatea gazelor de eșapament este oarecum redusă, în principal datorită scăderii emisiilor de monoxid de carbon. Nu se observă modificări și perturbări în starea și funcționarea sistemelor motoarelor la utilizarea benzinei cu eter.

Când se utilizează metanol ca combustibil, trebuie remarcat faptul că intensitatea energetică volumetrică și de masă a metanolului este cu 40-50% mai mică decât cea a benzinei, totuși, în același timp, producția de căldură a alcoolului-aer și a benzinei-combustibil- amestecurile de aer în timpul arderii lor în motor diferă ușor datorită faptului că valoarea ridicată a căldurii de evaporare a metanolului ajută la îmbunătățirea umplerii cilindrilor motorului și la reducerea stresului termic, ceea ce duce la o creștere a completității arderii. amestecul alcool-aer. Ca urmare, creșterea puterii motorului crește cu 10-15%. Motoarele de mașini de curse care funcționează cu metanol cu ​​un octan mai mare decât benzina au rapoarte de compresie mai mari de 15:1, în timp ce ICE-urile convenționale cu aprindere prin scânteie nu depășesc de obicei 11,5:1 pentru benzina fără plumb. metanol poate fi folosit atât în ​​motoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele de combustie speciale pentru generarea de energie electrică.

Defecte:

• metanol grava aluminiu. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție pentru alimentarea cu combustibil la motoarele cu ardere internă.
• hidrofilitate. metanol atrage apă, ceea ce provoacă înfundarea sistemelor de alimentare cu combustibil sub formă de depozite otrăvitoare asemănătoare jeleului.
• metanol, ca și etanolul, crește debitul de fum de plastic pentru unele materiale plastice. Această caracteristică a metanolului crește riscul creșterii emisiilor de substanțe organice volatile, ceea ce poate duce la scăderea concentrației de ozon și la creșterea radiației solare.
• Volatilitate redusă pe vreme rece: Motoarele care funcționează cu metanol pot avea probleme la pornire și pot avea un consum crescut de combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare.

Nivelurile scăzute de impurități de metanol pot fi utilizate în carburanții existenți pentru vehicule folosind inhibitorii de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea de până la 3% metanol cu ​​o cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. Astăzi, China utilizează mai mult de 1.000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil pentru vehicule în amestecuri de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele concepute pentru a utiliza metanol ca combustibil. Pe lângă utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea o suspensie de cărbune pe baza acestuia, care în Statele Unite are denumirea comercială „metacol”. Un astfel de combustibil este propus ca alternativă la păcură, care este utilizat pe scară largă pentru încălzirea clădirilor. O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are o intensitate energetică mai mare. Din punct de vedere al mediului, acești combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este ars în timpul producției de combustibili lichizi.

Sinteza metanolului din gaze naturale este unul dintre cele mai eficiente și mai ecologice procese tehnologice existente. Instalațiile moderne de gaz natural la metanol pot funcționa la eficiențe termice de peste 71% și sunt aproape autosuficiente. Sunt atât de curate încât un furnizor de procese susține că mai multe emisii în atmosferă provin de la camioanele și furgonetele de transport cu benzină și motorină care deservesc instalația decât de la uzina în sine.

În plus, instalațiile de metanol configurate corespunzător pot oferi beneficii reale prin consumul de dioxid de carbon din alte surse, ceea ce ar trebui să crească în mod justificat acceptabilitatea lor pentru ecologisti.

Metanolul este al doilea cel mai important intermediar chimic după etan/etilenă. Importanța sa a crescut în ultimii ani datorită reconfigurarii rafinăriilor, deoarece țițeiul din întreaga lume devine lent, dar inevitabil, din ce în ce mai greu. Metanolul este foarte important ca materie primă chimică, dar utilizarea sa ca combustibil pentru motor este mai promițătoare.

În acest articol, vom risipi două mituri despre metanol ca combustibil pentru motor: 1) că metanolul este mai toxic decât alți combustibili pentru motor și 2) că energia specifică mai mică a metanolului este o problemă majoră.

Sănătate, siguranță și mediu - Beneficiile metanolului

Unii experți identifică metanolul ca o neurotoxină, deși etanolul este, de asemenea, o neurotoxină cunoscută, la fel ca unele dintre substanțele care se găsesc în mod obișnuit în benzină. Mulți vor fi surprinși să afle că atât etanolul, cât și benzina sunt de obicei letale la doze mai mici decât metanolul. În plus, metanolul este în general superior în orice alt aspect al sănătății, siguranței și protecției mediului. În apele subterane, are un timp de înjumătățire de 1-7 zile, care este de 10-100 de ori mai scurt decât unele substanțe găsite în benzină.

Combustibilul metanol a fost adoptat pentru pistele de curse - în principal din motive de siguranță; performanța lor superioară a fost doar un bonus suplimentar. Metanolul arde de cinci ori mai lent decât benzina și este mult mai ușor de stins. Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) estimează că utilizarea metanolului va duce la o reducere cu 95% a numărului de decese din cauza incendiilor de vehicule.

Vehiculele alimentate cu metanol cu ​​temperatură de ardere mai scăzută emit puțin mai puțin dioxid de carbon, mult mai puține hidrocarburi și mult mai puțini compuși NOx în comparație cu omologii lor pe benzină. Acest lucru este deosebit de atractiv, deoarece NOx sunt criteriile cele mai stricte pentru reducerea poluării. Combustibilul cu metanol ar putea elimina sistemele voluminoase de reducere catalitică selectivă, consumatoare de uree, care se găsesc în prezent pe majoritatea motoarelor diesel.

Energie specifică

Un alt mit comun este că energia specifică mai scăzută a metanolului îl plasează într-un statut mai scăzut în rândul combustibililor potențiali. Cu o optimizare adecvată a sistemelor, unii combustibili, în special metanolul, pot fi convertiți în energie mecanică cu o eficiență mult mai mare decât alții.

Chiar și acele vehicule care sunt proiectate ca vehicule pe benzină sau multi-combustibil trebuie să fie oarecum capabile să profite de ratingul octanic ridicat al metanolului și să obțină câștiguri de kilometraj mai mari decât s-ar aștepta doar din intensitatea energetică. Un cetățean și-a transformat mașina în combustibil 100% metanol ajustând software-ul de management al motorului și înlocuindu-l cu un sigiliu de 41 de cenți. Puterea acestei mașini a crescut cu 10%, iar economia de combustibil în dolari pe milă a crescut cu 40% față de benzină. Vehiculele destinate scopului (adică carburanții care nu sunt multicombustibili sau carburanți convenționali convertiți) ar trebui să funcționeze mult mai bine.

Unii camionieri își modernizează vehiculele cu sisteme de injecție metanol-apă în motoare diesel altfel nemodificate, înregistrând economii semnificative de 20 până la 30% față de motorină! Aceasta este o cantitate semnificativă pentru o mașină care consumă aproximativ 20.000 de galoane de combustibil pe an. Puterea măsurată este crescută cu până la 75% și cuplul cu 65%: cifre cu adevărat uimitoare.

Vehiculele specializate alimentate cu metanol pot funcționa cu 25-30% mai eficient decât motoarele tradiționale pe benzină și aproximativ aceeași putere ca și motoarele diesel. Prețurile actuale ale metanolului, luând în considerare chiar și nivelurile de energie, sunt echivalente cu 2,60 USD/galon de benzină în vrac. Dar dacă metanolul este cu 25% mai eficient decât benzina, prețul echivalent al metanolului este de 2,09 USD. La momentul redactării acestui articol, prețul cu ridicata al benzinei este de 3,10 USD. Dar cum se compară metanolul cu combustibilii concurenți?

Metanol versus gaz natural lichefiat (GNL)

Fără îndoială, GNL poate propulsa vehiculele. Cu toate acestea, în cazul autoturismelor de consum, cu costul unei greutăți mai mari, al unei autonomii mai mici, al timpilor de realimentare mai lungi, precum și al unei sarcini utile mai mici, al unui cost semnificativ mai mare al vehiculului și al modificărilor și investițiilor majore necesare pentru infrastructura de realimentare. Trecerea mașinilor de pasageri la GNL este de aproape 30-40 de ori mai costisitoare decât la metanol. Singura mașină de pasageri alimentată cu GNC disponibilă comercial, Honda Civic GX, se vinde cu 7.500 de dolari mai mult decât un Civic pe benzină echipat similar. Stațiile de alimentare cu GNL costă aproximativ de două ori mai mult decât stațiile de alimentare cu lichid.

Metanol versus etanol

Etanolul este comparabil cu metanolul în ceea ce privește performanța de transport pentru consumatori, dar nu există un proces dovedit de la gaz la etanol care să fie comparabil ca eficiență cu gazul la metanol. Atât entuziasmul public, cât și subvențiile guvernamentale pentru etanol pe bază de porumb se usucă.

Celanese a anunțat o tehnologie care promite o eficiență de conversie a gazului în etanol comparabilă cu tehnologiile existente de gaz în metanol. Dar rămâne netestată la scară comercială, fiind o tehnologie patentată. Între timp, tehnologia extrem de eficientă de transformare a gazului în metanol este disponibilă de la mai mulți furnizori și a fost dovedită comercial de-a lungul multor ani.

Metanolul în comparație cu combustibilii convenționali

Rămâne întrebarea dacă metanolul poate concura cu benzina și motorina convenționale. În condițiile actuale, răspunsul este un da fără rezerve. Interesul modern pentru metanol a început în 1976 ca înlocuitor al plumbului ca amplificator octanic. Un rezultat este programul California M85 pentru vehicule cu metanol (85% metanol, 15% aditiv, de obicei benzină) care a funcționat din 1982 până în 2005. La început, acestea erau vehicule specializate pe bază de metanol (nu multicombustibil) care acoperă întreaga gamă de la autoturisme până la dube și autobuze.

Au fost menținute înregistrări și întreținere atentă atât pentru vehiculele pe bază de metanol, cât și pentru grupul de control al vehiculelor pe benzină. Kilometrajul pe metanol a fost mai mic, dar performanța de emisie a vehiculelor cu metanol a fost la același nivel sau chiar mai bună.

S-au constatat că emisiile de metanol sunt mai puțin favorabile în ceea ce privește formarea ozonului. Vehiculele cu metanol au accelerat de la 0 la 100 km/h cu aproape o secundă mai repede decât vehiculele pe benzină, ceea ce a reprezentat o îmbunătățire semnificativă.

Programul a fost încheiat în 2005. Unii citează încetarea programului din California ca dovadă a nepotrivirii metanolului ca combustibil pentru motor, dar, de fapt, proprietarii de vehicule au fost mulțumiți de performanța vehiculelor lor. Principala lor obiecție a fost lipsa benzinăriilor - au fost instalate doar 100 în tot statul. Drept urmare, în 1992, programul a trecut la vehicule bazate pe combustibil M85. Fără îndoială, a fost dificil de susținut programul într-un moment în care prețurile petrolului erau în scădere sau scăzute. Poate că absența metanolului în mediul natural, spre deosebire de etanol pe bază de porumb, a fost cel mai semnificativ factor. În 1989, EPA a pus metanolul într-un dezavantaj, renunțând la cerințele privind emisiile de vapori de etanol, dar nu și metanolul. Nu există nicio justificare pentru această acțiune.

Din punct de vedere tehnic, până la 15% metanol poate fi folosit în benzină fără nicio modificare și până la 100% la un cost estimat de doar 210 USD pentru vehiculele noi cu mai multe combustibili (deși, așa cum am menționat, același lucru se poate face la un cost mult mai mic. ). Aceste costuri modeste ar fi, după toate probabilitățile, neglijabile în producția de masă a vehiculelor pe bază de metanol. Deoarece metanolul este un lichid, ca și combustibilii utilizați în prezent, infrastructura de realimentare existentă poate fi transformată în metanol cu ​​modificări minore. Noile benzinării cu metanol vor fi probabil doar cu o fracțiune mai scumpe decât cele tradiționale.

Deși acest articol este axat pe mașinile de pasageri, unde metanolul domină clar alternativele și este cel puțin capabil să concureze cu carburanții convenționali, notăm propuneri de înlocuire a motoarelor diesel grele cu motoare cu aprindere prin scânteie cu metanol. Nivelul octanic excepțional de ridicat al metanolului ar putea duce la motoare de putere echivalentă cu jumătate de deplasare a marilor diesel de astăzi, ceea ce duce la reduceri de greutate și îmbunătățiri ale performanței pe drum cu 4 până la 9%.

SUA și China

În prezent, SUA intensifică producția de metanol. De la creșterea prețurilor la gaze naturale în anii 2000, industria metanolului din SUA, cândva de clasă mondială, importă acum aproximativ 80% din cererea internă. Dar acum, cu cele mai mici prețuri la gaze naturale din afara Orientului Mijlociu, SUA vor fi din nou cel mai mare producător de metanol. Două fabrici au fost repornite, una s-a mutat din Chile și un mare consumator de metanol a anunțat o nouă fabrică.

Până în 2015, SUA vor fi aproape de a-și putea satisface propria cerere. Alte anunţuri despre noi fabrici sunt probabil făcute în lunile următoare, ceea ce ar putea avea ca rezultat ca SUA să poată produce din nou metanol pentru export.

În timp ce SUA eșuează cu etanolul pe bază de porumb, China avansează într-un ritm rapid în producția de combustibil metanol pentru motor. Amestecurile de metanol sunt disponibile de la M5 la M100, M15 fiind cel mai popular. În 2007, existau 770 de stații de alimentare cu metanol; cifrele actuale sunt probabil să fie de multe ori mai mari decât acest număr. Creșterea este asigurată de companiile mici și regionale - PetroChina și Sinopec nu manifestă prea mult interes din cauza capacității lor de procesare în exces. Dar volumele reale sunt probabil să depășească cu mult cererea oficială de combustibili metanol pentru motor, deoarece economia amestecurilor de metanol este foarte atractivă. Este cunoscut faptul că piața liberă din China este vie și bine. Este rău că metanolul este încolțit în SUA din cauza dependenței de etanol și a ridicării de bariere în fața lui. În ciuda unei atitudini destul de calde și, probabil, a respingerii din partea marilor companii locale, China, piața de combustibil cu cea mai rapidă creștere din lume, a implementat standardele M15 și M85.

Alte beneficii. Viitor

Care este potențialul ca metanolul derivat din gaze naturale să dea o lovitură semnificativă importurilor de lichide din SUA? Prin deturnarea a 17% din gazul natural produs în prezent către producția de metanol, 10% din importurile de lichide din SUA ar putea fi eliminate. Acest lucru ar necesita construirea a 43 de fabrici de metanol la un cost de aproximativ 53 de miliarde de dolari.Bugetul de investiții al SUA pentru industria de proces pentru perioada 2005-2010 a fost de aproximativ 53 de miliarde de dolari.Dar spre deosebire de vehiculele alimentate cu energie regenerabilă sau GNC, la prețurile actuale ale benzinei , metanolul și gazele naturale nu trebuie să solicite subvenții, iar plantele se pot plăti singure în 3 până la 5 ani, continuând în același timp să obțină profituri excelente pe durata de viață estimată de 30 de ani. Și asta fără a lua în considerare toate costurile asociate cu producția de petrol din Orientul Mijlociu.

Combustibilul de motor metanol derivat din gaze naturale este prezentul nostru și ar putea exista și alte opțiuni în viitor. Metanolul este produs în principal din gaze naturale, dar poate fi obținut și din biomasă – mult mai eficient decât etanolul. Emisiile de echivalent de dioxid de carbon pentru producția de metanol din biomasă sunt estimate la o zecime din cea a etanolului de porumb. Vehiculele cu celule de combustie au ajuns recent să fie văzute ca salvatorii pieței de combustibil pentru motor.

Este cunoscut faptul că cea mai mare problemă a vehiculelor cu celule de combustibil este tranziția foarte complexă și dificilă la o infrastructură de realimentare cu hidrogen. Dar metanolul este un excelent purtător de energie pentru celulele de combustibil, iar infrastructura pentru realimentarea acestora este mult mai ușor de organizat. Viitorul celulelor de combustie poate să nu fie atât de îndepărtat, dar obținerea de metanol din gaze naturale există deja astăzi.

Metanol ca combustibil în motoarele cu ardere internă (ICE)

Spre deosebire de benzină, care este un amestec complex de diferite hidrocarburi care conțin niște aditivi, metanolul este un compus chimic simplu. În ceea ce privește conținutul de energie, este de două ori mai inferior decât benzina. Aceasta înseamnă că 2 litri de metanol conțin aceeași cantitate de energie ca 1 litru de benzină. Cu toate acestea, deși metanolul conține mai puțină energie decât benzina, ratingul său octanic (100) este mai mare decât cel al benzinei. Acest număr este media indicelui octanic obținut din metodele de cercetare (107) și motor (92). Aceasta înseamnă că amestecul combustibil poate fi comprimat la un volum mai mic înainte de aprindere. Acest lucru permite motorului să funcționeze la un raport de compresie mai mare de (10-11)/1 [comparativ cu (8-9)/1 pentru un motor pe benzină] și astfel să îmbunătățească eficiența în comparație cu un motor pe benzină. Eficienta este sporita si prin imbunatatirea „vitezei de raspandire a flacarii”, care asigura arderea mai rapida si mai completa a combustibilului in cilindri. Pe baza acestor factori, se poate explica de ce pentru un motor de aceeași putere nu este necesar să se ia de două ori mai mult metanol decât benzina, deși metanolul este de două ori mai rău decât benzina din punct de vedere al densității energetice. Această regulă este respectată chiar și pentru acele motoare care nu au fost concepute special pentru combustibil metanol, dar sunt motoare pe benzină ușor modificate. Cu toate acestea, motoarele proiectate pentru combustibil metanol asigură o economie de combustibil mai bună. Căldura latentă de vaporizare a metanolului este de aproximativ 3,7 ori mai mare decât cea a benzinei, astfel încât metanolul absoarbe mult mai multă căldură atunci când trece de la lichid la gaz. Acest lucru facilitează disiparea căldurii din motor și permite utilizarea răcitoarelor de aer în locul sistemelor mai grele de jachete de apă.

Se poate aștepta ca în viitor, mașinile proiectate să funcționeze cu metanol, echipate cu un bloc cilindric mai mic și mai ușor, să devină un înlocuitor echivalent pentru mașinile care funcționează pe benzină. Acestea vor avea cerințe de răcire mai moale, accelerație și autonomie mai bune. În plus, vehiculele alimentate cu metanol emit concentrații scăzute de poluanți ai aerului, cum ar fi hidrocarburi, NOx, S02 și particule.

Unele probleme care decurg în principal din caracteristicile proprietăților chimice și fizice ale metanolului încă așteaptă să fie rezolvate. Metanolul, precum și etanolul, este miscibil cu apa în orice raport. Are un moment dipol mare, precum și o constantă dielectrică ridicată și, prin urmare, este un bun solvent pentru compușii ionici precum acizi, baze, săruri (toate care exacerba problemele de coroziune) și unele materiale plastice. Pe de altă parte, trebuie avut în vedere că benzina, așa cum am menționat deja, este un amestec complex de hidrocarburi, dintre care majoritatea se caracterizează printr-un moment dipol scăzut, constantă dielectrică scăzută și incapacitatea de a se amesteca cu apa. Prin urmare, benzina este un solvent bun pentru compușii nepolari care formează legături covalente.

Este sigur să spunem că, din cauza diferențelor dintre proprietățile chimice ale benzinei și metanolului, unele dintre materialele folosite pentru umplerea și depozitarea benzinei, pentru a face dispozitive și conectori, nu vor fi adesea potrivite pentru utilizarea cu metanol. De exemplu, metanolul poate coroda anumite metale, inclusiv aluminiul, zincul și magneziul, deși nu atacă oțelul sau fonta. Metanolul poate reacționa și cu anumite materiale plastice, anvelope și garnituri, determinându-le să se înmoaie, să se umfle sau să devină fragile și să se rupă, ducând în cele din urmă la scurgeri sau defecțiuni. Prin urmare, sistemele concepute numai pentru metanol ar trebui să fie diferite de cele proiectate pentru benzină, deși este puțin probabil ca diferența de preț să fie vizibilă. Există deja unele tipuri de uleiuri și lubrifianți pentru motoare care sunt compatibile cu metanolul, dar dezvoltarea acestor materiale trebuie să continue.

Când se folosește metanol pur, pot apărea probleme de pornire la rece deoarece acest combustibil nu conține compușii foarte volatili (butan, izobutan, propan) găsiți în benzină care furnizează vapori inflamabili motorului chiar și în cele mai reci. Această problemă este cel mai adesea rezolvată prin adăugarea de componente mai volatile la metanol. De exemplu, vehiculele cu un sistem de combustibil flexibil folosesc un amestec M85 care conține 15% benzină. Conținutul de vapori din acesta este suficient pentru a porni motorul chiar și în cele mai reci condiții climatice. O altă opțiune prevede crearea unui dispozitiv suplimentar pentru evaporarea sau pulverizarea metanolului în picături mici care se aprind mai ușor. Problemele tehnice apar întotdeauna la dezvoltarea oricărei noi tehnologii. Cu toate acestea, dificultățile tehnice care stau în calea introducerii metanolului ca componentă a amestecurilor de combustibili sau ca înlocuitor al benzinei în vehiculele cu motoare cu ardere internă se numără printre problemele destul de ușor de rezolvat și, în plus, soluții au fost deja găsite. pentru majoritatea problemelor.

Când se folosește metanol ca combustibil, trebuie remarcat faptul că consumul de energie volumetric și de masă (căldura de ardere) al metanolului (căldura specifică de ardere = 22,7 MJ/kg) este cu 40-50% mai mic decât cel al benzinei, totuși, puterea termică a amestecurilor alcool-aer și benzină aer-combustibil în timpul arderii lor în motor, diferă nesemnificativ deoarece valoarea ridicată a căldurii de vaporizare a metanolului îmbunătățește umplerea cilindrilor motorului și reduce densitatea termică a acestuia, ceea ce duce la o creșterea completității arderii amestecului alcool-aer. Ca urmare, puterea motorului crește cu 7-9%, iar cuplul cu 10-15%. Motoarele de mașini de curse care funcționează cu metanol, care are un octan mai mare decât benzina, au rapoarte de compresie mai mari de 15:1 [ sursa nespecificata 380 de zile] , în timp ce într-un motor convențional cu aprindere prin scânteie, raportul de compresie pentru benzina fără plumb, de regulă, nu depășește 11,5:1. Metanolul poate fi folosit atât în ​​motoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele de combustie speciale pentru a genera energie electrică.

Separat, trebuie remarcată creșterea eficienței indicatorului în timpul funcționării unui motor clasic cu ardere internă pe metanol în comparație cu funcționarea acestuia pe benzină. O astfel de creștere este cauzată de o scădere a pierderilor de căldură și poate ajunge la câteva procente.

Defecte

Travialuminiu metanol. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție pentru alimentarea cu combustibil la motoarele cu ardere internă. Acest lucru se aplică în principal metanolului brut care conține cantități semnificative de acid formic și impurități de formaldehidă. Metanol pur din punct de vedere tehnic, care conține apă, începe să reacționeze cu aluminiul la temperaturi de peste 50 °C și nu reacționează deloc cu oțelul carbon obișnuit.

hidrofilitate. Metanolul atrage apa, ceea ce determină segregarea amestecurilor de combustibil benzină-metanol.

Metanolul, ca și etanolul, crește debitul de fum de plastic pentru unele materiale plastice (de exemplu, polietilena densă). Această caracteristică a metanolului crește riscul creșterii emisiilor de substanțe organice volatile, ceea ce poate duce la scăderea concentrației de ozon și la creșterea radiației solare.

Volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele care funcționează cu metanol pur pot avea probleme la pornirea sub 10°C și pot experimenta un consum crescut de combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare. Această problemă, totuși, este ușor de rezolvat prin adăugarea de 10-25% benzină în metanol.

Nivelurile scăzute de impurități de metanol pot fi utilizate în carburanții existenți pentru vehicule folosind inhibitorii de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea de până la 3% metanol cu ​​o cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. Astăzi, China utilizează mai mult de 1.000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil pentru vehicule în amestecuri de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele concepute pentru a utiliza metanol ca combustibil.

Pe lângă utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea un suspensie de cărbune pe baza acestuia, care în Statele Unite poartă denumirea comercială de „metacol” (metacoal). Un astfel de combustibil este oferit ca alternativă la păcură, care este utilizat pe scară largă pentru încălzirea clădirilor (pacură). O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are o intensitate energetică mai mare. Din punct de vedere al mediului, astfel de combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este ars în timpul producției de combustibili lichizi.