Die Firma Cavitation Technologies Inc. hat erfolgreich die Anforderungen der ASTM für die Umwandlung von unterschiedlichen Ausgangsmaterialien in Methylester getestet. Die erprobten Ausgangsmaterialien beinhalten: degummiertes Sojabohnenöl, rohes nicht-degummiertes Sojabohnenöl, rohes nicht-degummiertes Canolaöl (2,8% F.F.A.), Talg (2% F.F.A.), Talg (4,5% F.F.A.), gelbes Fett (4% F.F.A.), Kokosöl (6% F.F.A.) und Palm-Olein-Öl.
B100 Biodiesel ist ein erneuerbarer Energieträger für Dieselmotoren, der aus biologischen Fetten, Ölen und Schmierstoffen gewonnen wird und die Standards ASTM D 6751-07a erfüllt.
ATSM D 6751-07a Biodiesel Spezifikationen für B100:
(Chart auf der Webseite - in Europa vergleichbar mit dem EN Standard/Spezifikationen.
| Property |
ASTM Method |
Limits |
Units |
HydroDynamic Inc. |
| Calcium & Magnesium, combined |
EN 14538 |
5 max |
ppm (ug/g) |
n.d. |
| Flash Point (closed cup) |
D93 |
93 min. |
Degrees C |
>150 |
| Alcohol Control (one of the following
must be met) |
||||
| 1. Methanol Content |
EN14110 |
0.2 Max. |
% volume |
n.d. |
| 2. Flash Point |
D93 |
130 Min |
Degrees C |
>150 |
| Water & Sediment |
D 2709 |
0.05 max. |
% vol. |
n.d. |
| Kinematic Viscosity, 40C |
D445 |
1.9 - 6.0. |
mm2/sec. |
3.922 |
| Sulfated Ash |
D874 |
0.02 max |
% Mass |
n.d. |
| Sulfur S 15 Grade S 500 Grade |
D5453 |
0.0015 max. (15) |
% mass (ppm) |
|
| Copper Strip Corrosion |
D130 |
No. 3 max |
|
1a |
| Cetane |
D613 |
47 min |
|
50.4 |
| Cloud Point |
D2500 |
Report |
Degrees C |
-1.0 |
| Carbon Residue 100% sample |
D4530 |
0.05 max. |
% Mass |
n.d. |
| Acid Number |
D664 |
0.50 Max |
mg KOH/gm |
0.30 |
| Free Glycerin |
D6584 |
0.020 Max |
% Mass |
n.d. |
| Total Glycerin |
D6584 |
0.240 Max. |
% Mass |
0.127 |
| Phosphorus Content |
D4951 |
0.001 Max. |
% Mass |
n.d. |
| Distillation, T90 AET |
D11601 |
360 max |
Degrees C |
|
| Sodium/Potassium, combined |
EN 14538 |
5 Max. |
ppm |
n.d. |
| Oxidation Stability |
EN 14112 |
3 min |
hours |
5.5 |
Biodiesel Testbeschreibung
Da Biodiesel mehr und mehr eine ernst zu nehmende Alternative für Kraftstoffe ist, die auf herkömmlichem Rohöl basieren, haben bereits viele zukunftsorientierte Unternehmen damit angefangen Biodiesel zu produzieren und zu vertreiben. Dennoch ist die Produktionsqualität und Konsistenz von fertigem Biodiesel noch ein Problem, da zahlreiche Unterschiede Produktionstechnologien und Ausgangsprodukte verwendet werden. Im Folgenden eine Auswahl an Tests, die vorgenommen wurden:
Freies Glycerin und Glycerinanteil:
Einer der wahrscheinlich wichtigsten Tests für Biodiesel ist die Messung des Glycerinanteils. Die bei der Produktion wichtigste chemische Reaktion, die Transesterifikation transformiert Öle und Fette in fettige Säure-Methylester (FAME). Glycerin ist dabei das größte Beiprodukt und verfügt sowohl über eine höhere Dichte und ist auch polarer als FAME. Glycerin kommt sowohl in freier Form vor, als auch gebunden (mono-, di- oder triglyceride). Die Messung von beiden Produkten ist notwendig, um herauszufinden wie fortgeschritten der Transformationsprozess ist.
Für Produzenten:
Ein hoher Glycerinanteil zeigt, dass die Reaktion noch nicht vollständig abgeschlossen ist, oder dass der Beschleuniger oder das Katalysator zu schwach ist (falsche Konzentration).
Für Vertrieb / Endkunden:
Ein hoher Glycerinanteil kann sich in Tanks, Deckeln, Pumpen und Filtern absetzen. Dadurch kann es zu verunreinigten Einspritzern kommen, die zu unvorteilhaften Verbrennungsprozessen führen.
Phosphor, Kalium, Natrium, Kalzium, Magnesium bei der spektrometischen Analyse:
Dies ist eine Technik um die metallischen Elemente in einem Kraftstoff zu entdecken und zu messen. Diese metallischen Elemente entstehen durch Verunreinigung, Seifenbildung oder anderen Zusätzen. Der Kraftstoffprobe wird dabei Energie zugeführt, damit die jeweiligen Elemente entweder eine bestimmte Menge an Energie selbst absondern oder absorbieren. Dadurch zeigt sich die Konzentration des jeweiligen Elements im untersuchten Kraftstoff.
Für Vertrieb / Endkunden:
Phosphor kann katalysatorische Transformatoren verunreinigen und sie damit nutzlos machen. Es kann zudem dazu führen, dass sich Verkrustungen oder Ablagerungen an den Kolben, Ventilen und Düsen bilden, die den Motor in seiner Performance und Funktionssicherheit beeinflussen. Natrium und Kalium können zudem feste und scheuernde Seifen bilden, die Abscheuerungen und Filterverstopfungen mit sich bringen. Kalzium und Magnesiummetalle verstopfen Partikelfilter, die in Verbindung mit der ULSD genutzt werden.
Kristallisierungs- und Stockpunkt:
Der Kristallisierungspunkt ist die niedrigste Temperatur bei der sich Wachskristalle im Benzin zu formen beginnen. Der Stockpunkt ist die Temperatur bei der Benzin aufhört zu fließen.
Für Hersteller / Mischer:
B100 hat einen Kristallisierungspunkt von 32° Fahrenheit und einen Stockpunkt von 25° Fahrenheit. Höhere Werte können bedeuten, dass keine Zusätze vorhanden sind um die beiden Punkte zu senken, oder dass die Zusätze nicht in der gewünschten Konzentration vorliegen. Alternativ sollte die Mischung mit #1 oder #2 Diesel erhöht werden.
Kalt-Durchdringungs Filteranalyse:
Diese beschreibt die Zeit in Sekunden die erkaltetes Biodiesel benötigt um durch zwei 0,8 Mikrometer-dicke Filter zu gelangen und die Anzahl der im Filter gesammelten Partikel in Mg pro Liter.
Für Produzenten / Mischer:
Geringe Filtration kann an der falschen Wahl des Ausgangsmaterials liegen, aber auch auf eine nicht vollständige Aussortierung von Glycerin während des Prozess zurück zu führen sein. Es kann auch bedeuten, dass das B100 zu geringen Temperaturen ausgesetzt war (unter dem Stockpunkt). Es reicht hier nicht aus, das Produkt auf Raumtemperatur zu erhitzen, das Produkt muß auf bis zu 100° Fahrenheit erhitzt werden, damit alle Moleküle wieder flüssig werden.
Für Vertrieb / Endverbraucher:
Zu lange Zeit beim Filterprozess kann bedeuten, dass eine Benzinpumpe verstopft sein kann. Bei kälteren klimatischen Bedingungen sollten Sie ggf. Hitzeindikatoren an den Lagertanks sowie dem Misch- und Rohrequipment anbringen. Endverbraucher sollten ggf. heizbare Filterummantelungen anbringen.
Viskosität:
Diese beschreibt den Widerstand einer Flüssigkeit beim Fliessen. Treibstoffe benötigen ausreichend höhe Fliesseigenschaften, um sicherzustellen dass eine ausreichende Menge an Treibstoff die Einspritzer erreicht. Zudem sollte dies auch bei unterschiedlichen Temperaturen geschehen können.
Für Hersteller / Mischer:
Stellen Sie sicher, dass der Transesterifikationsprozess erfolgreich abgeschlossen wurde. Der Glyceringehalt könnte erhöht sein und der Flammpunkt hoch. Bearbeiten Sie den Batch erneut.
Für Vertrieb / Endverbraucher:
Hohe Viskosität kann Probleme beim Benzinfluss erzeugen. Dadurch können Aussetzer oder Störungen an der Benzinpumpe entstehen.
Absolute Säurezahl:
Dies ist eine Titrationsmethode, um den relativen Säureanteil im Ausgangsmaterial festzustellen. Es ist ein besonders guter Indikator für das Niveau von freien Fettsäuren (FFA) in Biodiesel, sowie ein Indikator für das Vorhandensein von Prozesssäuren und den Abbau der Produkte.
Für Hersteller / Mischer:
Hohe Säurewerte in ihrem Ausgangsmaterial bedeuten, dass das Produkt nicht oder schlecht raffiniert wurde. Typische Probleme wären in diesem Fall eine schlechte Prozesskontrolle, ein Methanolüberschuss, während des Konvertierungsvorgangs von Ölen und Fetten zu FAME Benzin.
Für Vertrieb / Endkunden:
Hohe Säurewerte können zur Auflösung von Gummidichtungen und Schläuchen im Motor führen und dabei verfrühte Störungen hervorrufen. Sie können auch für Ablagerungen sorgen, die den Benzinfilter verstopfen oder den Benzindruck abfallen lassen.
Flammpunkt:
Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur bei der der Dampf einer brennbaren Flüssigkeit augenblicklich zum Brennen gebracht werden kann. Der Flammpunkt von Benzin deutet daher die Entflammbarkeit des Benzins an.
Für Hersteller / Mischer:
Ein niedriger Flammpunkt kann bedeuten, dass überschüssiges Methanol aus dem Konversionsprozess enthalten ist. Ein hoher Flammpunkt hingegen kann bedeuten, dass die Reaktion noch nicht vollständig abgelaufen ist.
Für Vertrieb / Endkunden:
Ein niedriger Flammpunkt bei Biodiesel kann für eine verfrühte Zündung sorgen und damit unregelmäßige Zündungen oder übermäßigen Benzinfluss in das Motorgehäuse hervorrufen und somit zudem für übermäßige Abgase sorgen. Ein hoher Flammpunkt kann zu schlechter Zündung führen und damit zu einer uneinheitlichen Verbrennung und einer unregelmäßigen Motorleistung. Es kann auch bedeuten, dass möglicherweise die Benzinleitungen, die Filter oder die Einspritzer verstopf sind, was vor allem bei kalten klimatischen Bedingungen vorkommt.
Wasser und Sediment:
Obwohl Wasser immer in Benzin enthalten ist, ist es dennoch wichtig den genauen Wassergehalt zu kontrollieren. Bodenablagerungen und Wasser kommen dann zum Vorschein, wenn das Biodiesel stark zentrifugiert wird und somit das freie Wasser und die Ablagerungsspuren aus dem Benzin getrennt werden. Wasser kann auch beim Betrachten schon zu erkennen sein, wenn das Benzin sehr stark mit Wasser kontaminiert ist (wolkige Erscheinung). Die Karl-Fischer-Methode kann bei einer Wasserkontamination bis zum Niveau von 10 ppm (0,001%) angewendet werden. BTS empfiehlt daher die Anwendung der Karl-Fischer-Methode.
Für Hersteller / Mischer:
Überschüssiges Wasser kann bedeuten, dass der Entwässerungsprozess nicht korrekt durchgeführt wurde.
Für Vertrieb / Endkunden:
Falsche Lagerung könnte der Grund für zu viel Wasser sein. Das Ergebnis ist schlechte Zündung, Filterverstopfung oder Probleme mit der Benzinpumpe. Sollten Ablagerungen bestehen, tauschen Sie bitte die Benzinfilter-Kartuschen aus.
Schwefel:
Schwefel ist ein verbreiteter Kontaminierungsgrund bei Benzin. Schwefel im Benzin führt zu Schwefeloxiden, die bei der Verbrennung als Abgase entstehen und die Umwelt belasten. Sie können auch zu Schwefelsäure im Motorgehäuse führen, wodurch die Schmierung angegriffen wird. Biodiesel selbst hat nur sehr wenig bis gar keinen Schwefel und ist daher ein Treibstoff mit geringer Emission. Allerdings ist eine kleine Menge an Schwefel bei Rohöl-basiertem Diesel wünschenswert, da es gleichzeitig als Schmierstoff für die Benzinpumpe wirkt. Bei Biodiesel übernehmen diese Funktion die freien Fettsäuren.
Für Hersteller: Liegt Schwefel vor, überprüfen Sie bitte die Quelle des Ausgangsprodukts um sicher zu stellen, dass es auf Kohlenwasserstoff basiert.
Für Vertrieb / Endkunden:
Hohe Schwefelwerte führen zu Emissionsproblemen.
Destillation:
Dies ist eine Methode um die volle Anzahl an Volatilitätsmerkmalen einer auf Kohlenwasserstoff basierenden Flüssigkeit festzustellen, indem man nach und nach eine Probe davon kontrolliert erhitzt. Weitere Methoden der Destillation sind: athmosphärische Destillation, Vakuumdestillation, simulierte Destillation.
Biodiesel unterscheidet sich nachhaltig von Rohöl-basiertem Diesel. Dieser Unterschied wird vor allem beim Destillationsvorgang sichtbar. Biodiesel hat eine mehr oder weniger homogene Konsistenz von geraden Kohlenwasserstoffatomen, die alle über 16 bis 18 Moleküle enthalten. Aus diesem Grund ist beim Erhitzen von Biodiesel ein Kochpunkt erkennbar, im Vergleich zu einer üblichen Destillationskurve.
Für Hersteller: Hohe Destillationswerte können bedeuten, dass die Konversionsreaktion noch nicht abgeschlossen ist (Der Flammpunkt wäre dann auch sehr hoch). Niedrige Werte bedeuten einen Überhang von Methanol.
Für Endkunden: Hohe Destillationswerte führen zu einem schlechten Motorstart, besonders bei kühlem Wetter. Niedrige Werte führen zu schlechtem Timing und Mängeln am Dichtungsmaterial.
