ASIGURAREA SpecificaTiiLOR DE CALITATE si ECOLOGICE PRIN reformularea COMBUSTIBILILOR DE TIP benzine AUTO

Cadrul general

Combustibilii fosili (carbunii, petrolul si gazele naturale) vor continua sa domine piata energetica, acoperind peste 80% din cererea de resurse energetice, iar combustibilii petrolieri sunt cei mai utilizati in sectorul de transport auto. Petrolul, care constituie inca cea mai convenabila sursa de componenti pentru combustibili va cunoaste o crestere a cererii de la 92 mil. barili/zi in anul 2010 la 115 mil. barili/zi.

Consumul mondial de combustibili petrolieri cunoaste o dinamica continua, iar situatia pe regiuni este diferita. Estimarile pentru 2020 precizeaza urmatoarele aspecte:

Cererea globala de produse va creste cu cca 30% ceea ce corespunde cresterii de la 23 mil. barili/zi la 105 mil. barili/zi;

Cresterea medie anuala este de cca 1,7 %/an;

Cererea cea mai importanta (cca 44% din total) se va inregitra in zona Asia-Pacific (China si India, acumuland cca 32 %);

America va ocupa locul al doilea, cu peste 30% din total;

Cresterea cererii in Europa Occidentala va fi de 0,4 % an, ceea ce reprezinta numai 0,8 mil. barili/zi;

Cererea de benzina arata o crestere de 1,5 % an, ceea ce reprezinta la o crestere de 5,2 mil. barili/zi; cresterea substantiala o inregistreaza consumul de benzina din America de Nord (38%);

Cererea de benzina in America de Nord va reprezenta 46% din cererea mondiala la nivelulul anului 2020;

In Europa Occidentala consumul de benzina este in regres, raportul benzina/motorina diesel ajungand la 0,35, in timp ce in America de Nord acest raport este estimat la valoarea de 3.

In ceea ce priveste rafinarea petrolului si a produselor petroliere, modificari semnificative sunt asteptate a se produce din mers in viitoarea decada. Indeplinirea cerintelor de calitate pentru produsele fabricate si in ultima instanta a existentei rafinariilor ca entitati vor necesita eforturi suplimentere si continue din partea fiecarei rafinarii. Tehnologii individuale mai eficiente, catalizatori mai performanti, o mai buna reformulare a combustibililor finiti, asociate cu o mai buna planificare si o abordare flexibila, manageriala a cerintelor si costurilor, vor conduce la reusite depline in ceea ce priveste activitatea de rafinare.

In figura 1 se prezinta dinamica productiei de combustibili auto fabricati in Romania [baza date Petrom], inclusiv ponderea anuala a combustibililor de tip euro, pana in anul 2010.

Fig. 1. Dinamica productiei de benzina si combustibil diesel

Specificatii de calitate ale benzinelor fabricate in Romania

Legat de specificatiile de calitate ale combustibililor, Romania s-a miscat relativ rapid, normele europene fiind deja aplicate in rafinariile romanesti. Guvernul a aprobat o serie de norme prin care sunt devansate termenele de la care va fi obligatorie comercializarea unor carburanti ce raspund normelor europene Euro 4. Potrivit actului normativ, pe langa alte prevederi, incepand cu 1 ianuarie 2005 - si nu de la 1 ianuarie 2007, cum se prevedea initial -, s-a admis introducerea pe piata numai a benzinei fara plumb care are un continut de sulf de maxim 50 parti pe milion (ppm) si un continut de hidrocarburi aromate de cel mult 35%, conform standardului Euro 4.

De asemenea, incepand tot cu 1 ianuarie 2005, importurile vor fi limitate, in conformitate cu standardele nationale SR EN 590/2002, la motorina, si SR EN 228/1997, la benzine. Specificatiile de calitate impuse benzinei fabricate in prezent in Romania sunt prezentate in tabelul 1. De asemenea trebuie mentionat ca incepand din 2007, cand este de asteptat ca Romania sa devina membru al Uniunii Europene, emisiile datorate motoarelor auto trebuie reduse.

Tabelul 1. Specificatii tehnice ale carburantilor pe piata destinati vehiculelor echipate cu motor cu aprindere prin scanteie de la 1 ianuarie 2005. Tipul: Benzina

In prezent, pe piata mondiala a benzinelor auto normele restrictive privind controlul emisiilor poluante conduc la obtinerea de benzine neetilate, dar cu o calitate octanica superioara - benzina EN 228, ale carei conditii de calitate sunt prezentate in tabelul 2.

Tabelul 2. Conditii tehnice pentru benzina EN 228

Compozitia rezervoarelor cu benzina din Europa si America de Nord se afla intr-o continua tranzitie. Specificatiile stringente pentru sulf impuse de regulamentele Auto Oil II (Europa) si Tier II (S.U.A.), combinate cu presiunile legate de mediu asupra MTBE vor avea un impact dramatic asupra cifrei octanice a benzinei. Specificatiile pentru benzina au suferit numeroase schimbari de la perioada plumbului din S.U.A. de la sfarsitul anilor '70.

3. Obtinerea benzinelor comerciale auto

De obicei, procesele de prelucrare a titeiului nu conduc direct la obtinerea produselor comerciale, finite. Realizarea calitatii combustibililor comerciali implica o serie de operatii complexe - reformularea propriu - zisa - care constau in selectionarea componentilor si amestecarea lor in proportiile necesare, incorporarea aditivilor specifici, controlul caracteristicilor fizico - chimice si, eventual, urmarirea si verificarea performantelor produsului final. Componentii care se utilizeaza pentru fabricarea produselor petroliere prin amestecare, se pot imparti in componenti de baza, de corectie si aditivi. Un produs comercial se obtine prin amestecarea urmatoarelor materiale:

a) componenti de baza in proportie mai mare de cca 60 %;

b) componenti de corectie in proportie mai mica de 40%;

c)     aditivi in proportie mai mica de 1%.

Amestecarea celor trei categorii de componente de fabricare a unui produs se realizeaza industrial in instalatii speciale de amestecare, iar in rafinariile integrate, moderne actuale prin optimizarea retetelor de amestec si aplicarea automatizata, computerizata a acestor dozaje.

Benzinele sunt produse petroliere lichide constituite din amestecuri de hidrocarburi lichide usoare cu limite de distilare intre 20sC si max. 215sC, provenite din procesele secundare catalitice, de la stabilizarea gazolinei de sonda si din produsi oxigenati (alcooli, eteri).

3.1. Componenti de baza

Benzinele auto, cu cifra octanica ridicata, au componentii de baza benzinele de la cracarea catalitica (CC), reformarea catalitica (RC) si benzina usoara de la hidrocracare. Benzina de cracare catalitica reprezinta mai mult de 50% din continutul unei benzine comerciale, deci este un component de baza al benzinelor reformulate si astfel prin calitatile ei influenteaza calitatea amestecului final.

3.2. Componenti de corectie

Componentii de corectie se adauga in benzina finita in scopul imbunatatirii anumitor proprietati cum ar fi: compozitia fractionara, presiunea de vapori sau cifra octanica.Fabricarea benzinelor finite utilizeaza componenti de corectie pentru cresterea tensiunii de vapori, cresterea cifrei octanice si asigurarea compozitiei fractionare a benzinei pe intreaga curba de distilare.

Corectarea tensiunii de vapori se face cu butan (n-C₄H₁₀) sau izopentan (i-C₅H₁₂).

Corectarea cifrei octanice se poate realiza cu produse de la izomerizarea produselor usoare C₅, C₆, C₇, cu alchilatele si componentii aromatici: toluen, alchil benzeni superiori, fractie C₉ de la RC si compusi oxigenati (alcooli, eteri etc.)

Izopentanul (2 metilbutan) se obtine din diverse procese (RC, CC, HC, izomerizare). Compozitia izopentanului tehnic depinde de precizia rectificarii utilizate pentru separarea lui. Tensiunea mare de vapori a izopentanului limiteaza adaugarea lui la 5 - 20%; se adauga si in benzina de aviatie deoarece nu reduce prea mult tensiunea de vapori.

Benzina de polimerizare rezulta prin polimerizarea fractiei de hidrocarburi nesaturate C₄ sau chiar a fractiei C₃ - C₄ obtinandu-se benzina cu cifra octanica de amestec foarte ridicata (90 - 135). Susceptibilitatea la etilare a benzinei de polimerizare este foarte mica (1 - 2 unitati octanice).

Benzina de izomerizare. Izomerizarea fractiei C₅ - C₆ intr-o singura treapta conduce la o crestere usoara a cifrei octanice. Daca se lucreaza cu recirculare, se obtine o benzina de izomerizare cu cifra octanica 93 - 94, care se utilizeaza drept component de amestec cu benzina de RC pentru corectarea CO si a curbei de distilare.

Benzina de alchilare. Alchilarea izobutanului cu olefine C₂ - C₅ este aplicata pentru obtinerea unui component care are stabilitate superioara, cifra octanica ridicata (89 - 98), susceptibilitate mare, presiune de vapori scazuta si o sensitivitate scazuta. De asemenea, alchilatul nu contine hidrocarburi aromatice sau olefinice si nici sulf, componenti ce ar necesita masuri suplimentare de tratare impuse de restrictiile de mediu. Proprietatile unui asemenea component de corectie rezultat dintr-o instalatie tipica de alchilare sunt prezentate in tabelul 3.

Tabelul 3. Proprietatile alchilatului

Densitatea relativa COR COM Tensiunea de vapori Reid, bar	0,710 97,6 94,4 0,4
Curba de distilare ASTM D 86, C
Initial	32
t10%	72
t50%	106
t70%	110
t90%	126
Temperatura finala	198

se mareste densitatea, vascozitatea si tensiunea superficiala a benzinelor ceea ce are ca rezultat modificarea conditiilor de functionare a motorului. Astfel se micsoreaza admisia si se mareste diametrul picaturilor de combustibil pulverizat;

se schimba compozitia fractionara a benzinelor, crescand masa moleculara si micsorandu-se gradul de vaporizare si astfel se inrautatesc proprietatile la pornire si conditiile de ardere in motor;

creste intr-o anumita masura caldura latenta de vaporizare a benzinei ceea ce duce la o scadere mare a temperaturii in conductele de benzina datorita vaporizarii;

se accentueaza caracterul toxic ale benzinei, iar mirosul ei este afectat;

se schimba cantitatea de aer teoretic necesara pentru arderea completa;

se mareste higroscopicitatea benzinelor si, asociat cu aceasta, pericolul depunerii de cristale de gheata din benzina la temperaturi joase ale aerului;

se mareste tendinta de formare a funinginii ce stimuleaza autoaprinderea.

Compusii organici oxigenati. Combustibili de corectie promitatori, prin prisma posibilitatilor corelarii proprietatilor cu cerintele motorului ca si a posibilitatilor de obtinere, stocare si distributie, sunt compusii organici oxigenati ca alcoolul metilic si etilic, eterul izopropilic, MTBE (metil-tert-butil-eter), ETBE (etil-tert-butil-eter), TAME (tert-amil-metil-eter), DIPE (di-izo-propil-eter), cetonele etc., care sunt utilizati pentru cresterea cifrei octanice. Comportarea acestor componenti in amestec difera intre ei, in special, in ceea ce priveste CO, volatilitatea, curba de distilare si caldura de vaporizare (Tabelul 4).

Tabelul 4. Proprietati fizice ale benzinei si ale unor compusi oxigenati

In tabelul 5 sunt prezentate cifrele octanice ale componentilor utilizati pentru fabricarea benzinelor comerciale.

Tabelul 5.Cifrele octanice ale unor componenti de benzina auto

3.3. Aditivi pentru imbunatatirea cifrei octanice

Aditivii reprezinta acele substante sau amestecuri de substante care adaugate, de obicei in cantitati mici produselor, imbunatatesc sensibil anumite proprietati si pot conferi altele noi.

Tehnologiile noi de prelucrare a produselor petroliere, cum ar fi hidrocracarea, hidrofinarea si hidrotratarea, asociate cu tendinta eliminarii benzinei etilate ca si dezvoltarea de combustibili noi, fara plumb, au modificat cererea de aditivi si se estimeaza in viitor chiar o utilizare la scara mai mare. Cu foarte rare exceptii, in prezent nu se mai fabrica produse petroliere finite fara aditivi. Se poate discuta despre familii de aditivi care deja au fost fabricate si comercializate, si nu de produse de serie mica.

Compozitia carburantilor pentru motoare este intr-un proces continuu de evolutie atat in ceea ce priveste performantele cat si in respectarea restrictiilor de mediu. O importanta aparte in asigurarea acestor noi cerinte o au si aditivii. Pentru benzine acestia sunt [165,167]:

aditivi pentru imbunatatirea cifrei octanice

aditivi antioxidanti;

aditivi dezactivatori ai metalelor;

aditivi anticorozivi si inhibitori de ruginire;

aditivi antiinghet;

aditivi depresanti ai punctului de congelare;

aditivi detergenti;

aditivi dispersanti.

4.Aspecte privind utilizarea compusilor organici oxigenati drept combustibili auto

Cresterea necesarului de combustibili petrolieri si a costurilor acestora in perspectiva anului 2005, caracterul neregenerabil si repartizarea neuniforma a rezervelor de petrol pe glob, precum si restrictiile impuse de conservanea mediului ambiant, au impulsionat cercetarile desfasurate in vederea obtinerii si utilizarii unor noi surse de combustibili neconventionali, care sa permita substituirea, cel putin partiala a benzinelor si motorinelor clasice.

Preocuparile existente pe plan mondial in acest scop vizeaza, in special, urmatoarele cai:

obtinerea de combustibili pe baza de hidrocarburi rezultate din sisturi bituminoase si nisipuri asfaltice;

utilizarea gazelor naturale drept combustibili auto;

obtinerea benzinelor sintetice prin chimizarea gazelor naturale, a carbunelui si a biomaselor;

fabricarea de benzine sintetice pe baza de metanol, etanol si chiar direct din biomase;

obtinerea de carburanti de biosinteza prin cultivarea de ,,plante energetice";

utilizarea hidrogenului ca viitor combustibil auto;

utilizarea de compusi organici oxigenati.

4.1. Compusii organici oxigenati - carburanti pentru motoarele cu aprindere prin scanteie (MAS)

Necesitatea reducerii consumului de combustibili auto clasici, precum si a diminuarii nivelului poluantilor emisi in atmosfera prin arderea combustibililor in motoare cu ardere interna, au stimulat cercetarile privind utilizarea compusilor organici oxigenati pentru alimentarea mijloacelor de transport.

In prezent sunt elaborate la scara industriala urmatoarele variante de substitutie totala sau partiala a benzinei clasice cu compusi organici oxigenati:

1. Alimentarea motoarelor auto cu alcooli puri (metanol, etanol, tert-butanol, etc.);
2. Functionarea vehiculelor cu amestecuri de alcooli, in proportii diferite;
3. Utilizarea compusilor organici oxigenati de tip alcooli, eteri, esteri, etc. in amestec cu benzine;
4. Conversia alcoolilor (metanol, etanol) si a uleiurilor vegetale in benzine sintetice;

Prin introducerea de alcooli in benzine se imbunatateste considerabil calitatea octanica a acestora si simultan se obtine o scadere notabila a concentratiei de noxe din gazele emise.

In acelasi timp, prin adaugarea de alcooli se poate diminua sau elimina total Pb din benzinele comerciale.

Una din caile importante de substituire a benzinelor clasice o reprezinta transformarea chimica a Me-OH si Et-OH in benzine sintetice cu CO ridicate.

Etanolul poate fi transformat in benzina sintetica prin conversie catalitica. Catalizatorii utilizati transforma etanolul in benzina la temperaturi de 300-400⁰C, presiuni de 1-5atm. si viteze volumare in intervalul 0,6-1h^-1, cu randament mai mare de 95%.

Carburanti auto pe baza de benzine, alcooli si eteri

Dificultatile legate de utilizarea integrala a alcoolilor, drept carburanti pentru alimentarea motoarelor auto au condus la solutii intermediare, care permit folosirea acestora in amestec cu benzina, astfel incat modificarile aduse automobilelor sa fie minime, iar motoarele acestora sa poata functiona atat cu amestecuri de benzina si alcooli, cat si numai cu benzine. Un interes deosebit il prezinta metanolul, etanolul, tert. butanolul, produsii de fermentatie acetono-butilica prin introducerea de alcooli in benzine, se imbunatateste considerabil calitatea octanica a acestora si, simultan, se obtine o scadere notabila a cocentratiilor de noxe din gazele emise. Influenta alcoolilor asupra raportului COR / COM al unor benzine de baza neetilate este redata in figura 2.

Figura 2. Influenta adaugarii alcoolilor asupra cifrelor octanice COM si COR ai unor benzine de baza

a. influenta alcoolilor Me-OH si Et-OH asupra parametrului COR al benzinei nr.3;

b. influenta alcoolilor asupra parametrilor COM ai benzinelor nr.1 si nr.2.

Se poate remarca faptul ca, dintre alcoolii enumerati, metanolul are influenta cea mai ridicata asupra COR, determinind cresteri notabile ale nivelului octanic al benzinelor. Comportarea metanolului este, in schimb, mai puin satisfacatoare in privinta factorului COM al amestecului. Etanolul, desi este caracterizat prin aceeasi valoare proprie COR, are o influenta mai redusa asupra nivelului octanic al amestecurilor.

O alta dificultate, intampinata la utilizarea amestecurilor benzine-alcooli in calitate de carburanti auto, este determinata de toleranta redusa fata de apa a acestora. Practic, combustibilii petrolieri contin intotdeauna, chiar la iesirea din rafinarie, urme de apa (50-80 ppm) care sporesc in cursul diferitelor etape de depozitare (cisterna, depozit, rezervorul statiei de alimeritare, rezervorul vehiculului etc.), precum si in functie de anotimp, ajungand pana la 700 ppm.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli este dependenta de temperatura, de natura si concentratia alcoolului si de continutul in hidrocarburi aromatice al benzinelor. Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli (metanol, etanol) se imbunatateste considerabil prin cresterea continutului de hidrocarburi aromatice din benzina.

Imbunatatirea tolerantei fata de apa a amestecurilor de benzinei si alcooli

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-metanol poate fi imbunatatita semnificativ prin introducerea unor cosolventi de tipul: hidrocarburi aromatice, alcooli superiori (n-butanol, i-butanol, fractii de ulei de fuzel), eteri (MTBE, TAME etc.), esteri si alti compusi organici.

Dificultati intampinate la utilizarea alcoolilor in motoarele cu aprindere prin scanteie

Analiza proprietatilor fizico-chimice ale produsilor organici oxigenati de tip alcooli evidentiaza o serie de diferente considerabile fata de combustibilii lichizi de origine petroliera. Utilizarea eficienta a alcoolilor in calitate de combustibili impune, in consecinta, modificari de ordin constructiv si privind reglarea motoarelor, atat pentru atenuarea unor influente negative, cat si pentru valorificarea unor proprietati favorabile[2].

Dintre problemele principale care se ridica la utilizarea alcoolilor drept combustibili ca atare in motoarele cu aprindere prin scanteie se pot enumera:

tendinta de reducere a puterii efective la un debit constant de alcooli, ca urmare a puterii calorifice mai reduse a acestora, comparativ cu benzina (la arderea metanolului se degaja o cantitate din energie cu circa 50% mai mica decat in cazul arderii unei cantitàti echivalente de benzina, iar prin arderea etanolului rezulta doar 66% din energia degajata la ardenea benzinei); prezenta oxigenulni in structura moleculara a alcoolilor asigura, pe de alta parte, micsorarea necesanului de oxigen pentru ardere, astfel incat, in ansamblu, puterea calorifica a amestecului combustibil-aer, raportata la volumul de amestec, este putin modificata (metanol necesita cu 44% mai putin aer pentru combustie, comparativ cu benzina, iar etanolul - doar 6l% din aerul necesar arderii benzinei); prin urmare, se poate asigura mentinerea neschimbata a puterii motorului cu o cilindree data, prin marirea corespunzatoare a debitului de combustibil (pentru mentinerea razei de actiune a automobilului trebuie marita, totodata, capacitatea rezervorului de combustibil); .

dificultatea pornirii la rece, determinata de presiunea redusa de vapori la temperaturi joase; in cazul utilizarii alcoolilor puri, pornirea la rece poate fi solutionat prin folosirea de combustibili auxiliari (benzina sau gaz petrolier lichefiat) sau ameliorarea pulverizarii (metanolul necesita pentru vaporizare de 3,7 ori mai multa caldura, iar etanolul - de 2,6 ori, comparativ cu benzina);

tendinta de inrautatire a vaporizarii in sistemul de admisie la motoarele cu carburator, determinata de valorile ridicate ale caldurilor de vaporizare ale alcoolilor si care necesita reproiectarea sisternului de admisie;

tendinta de crestere a frecventei incidentelor survenite la functionarea motorului la cald ca urmare a formarii dopurilor de vapori si a emisiilor de alcooli (punctele de fierbere ale alcoolilor fiind coborate, cornparativ cu benzina);

calitati defavorabile de ungere, determinate de viscozitatea redusa a alcoolilor si care afecteaza direct cuplurile de frecare,in primul rand la nivelul pompei si in sectiunea de inalta presiune a instalatiei de alimentare;

incompatibilitatea compuilor organici si, indeosebi, a alcoolilor cu uleiul de ungere si cu materiale de tipul elastomerilor, cu care acestia vin in contact nemijlocit; .

coroziunea, determinata de alcooli si, de asemenea, de atacul chimic direct al unor compui specifici, rezultati in cursul arderii;

toxicitatea alcoolilor si, indeosebi, a metanolului; metanolul poate patrunde in organism pe cale respiratorie, digestiva si cutanata, provocand, in general, intoxicatii cu efecte grave, care depind de conditiile expunerii si de susceptibilitatea individuala; concentratia limita de vapori de metanol in atmosfera, admisa la o expunere continua timp de 8 ore pe zi, este de 2600 mg/m³; efecte fiziologice pot, insa, interveni si prin expunere la concentratii de 1,71-1,46 mg Me-OH/m³.

4.3. Modificari constructive ale MAS alimentate cu alcooli

Pentru ca motoarele ce echipeaza mijloacele de transport actuale sa poata functiona cu metanol sau etanol, se impun o serie de modificari constructive. Cateva dintre acestea sunt prezentate in continuare.

In cazul motoarelor alimentate cu alcooli (metanol, etaol), datorita caldurii de vaporizare ridicate a alcoolului are loc o racire intensa a amestecului aer-carburant, situatie care conduce la formarea unei pelicule de alcool pe peretii traseului de admisie. Ca urmare a repartizarii neuniforme a amestecului in cilindrii, arderea va fi incompleta. Pentru eliminarea acestui dezavantaj, colectorul de admisie trebuie racordat la circuitul de racire al motorului sau la traseul de evacuare a gazelor arse. In acest fel, transferul de caldura de la peretii fierbinti ai camerei de ardere si ai cilindrului este suficient de mare pentru a asigura vaporizarea rapida a alcoolului si pentru realizarea unui amestec omogen in cilindri.

Utilizarea alcoolilor drept combustibili pentru motoarele cu ardere interna (MAS) implica si o adaptare corespunzatoare a echipamentului de alimentare. Datorita continutului ridicat de oxigen din moleculele de alcooli, debitul de aer necesar pentru arderea stoechiometrica este de circa doua ori mai mic in raport cu debitul corespunzator carburantului clasic, benzina. In consecinta, sistemul de formare a amestecului carburant trebuie modificat. Astfel, este necesar sa se mareasca diametrele jicloarelor de combustibil (jiclorul principal, jiclorul de sarcina si jiclorul de mers in gol) si, respectiv, sa se micsoreze diametrul jiclorului de aer.

Datorita puterii calorifice reduse a alcoolilor, comparativ cu benzina, consumul de combustibil al motorului alimentat cu metanol este, practic, dublu. Pentru asigurarea unei autonomii de circulatie echivalente a autovehiculului echipat cu un astfel de motor, capacitatea rezervorului de combustibil trebuie marita in mod corespunzator.

La proiectarea si constructia sistemului de stocare a alcoolilor la bordul autovehiculului trebuie sa se ia in considerare proprietatile acestor combustibili, toxicitatea vaporilor de metanol, efectul corosiv al carburantului asupra pieselor metalice, inclusiv posibilitatea separarii fazelor alcool-combustibil conventional in prezenta apei (in cazul sistemului mixt de alimentare).

Pentru prevenirea degajarilor de vapori de alcooli (metanol) in interiorul autovehiculului si evitarea contactului acestora cu atmosfera umeda, rezervorul de combustibil trebuie etansat corespunzator. Una din solutiile adoptate consta in constructia rezervoarelor prevazute cu capac interior flotant. Pentru evitarea efectului corosiv, este necesar ca rezervorul de combustibil sa se realizeze din materiale rezistente la actiunea alcoolilor.

Una dintre caile importante de substituire a benzinei clasice o reprezinta transformarea chimica a metanolului si a etanolului in benzine « sintetice », ecologice  cu cifre octanice ridicate.

Benzine sintetice pe baza de etanol Bioconvensia biomaselor care contin hidrati de carbon in etanol ofera, pentru numeroase tari cu potential ridicat al productiei vegetale, o perspectiva interesanta privind utilizarea etanolului drept carburant pentru motoarele cu ardere interna, inclusiv prin conversia acestuia in benzine sintetice.

Utilizarea alcoolului etilic pur drept substituent total al benzinei clasice impune modificari majore ale motoarelor ce echipeaza autoturismele actuale si, deci, investitii mari in sectorul constructiei de automobile si in reteaua de distributie a carburantilor. Un alt impediment ce sta in calea utilizarii etanolului ca atare il constituie puterea sa calorifica mai mica decat cea a benzinei, fapt ce determina micsorarea autonomiei de deplasare a vehiculelor. O serie de alte dificultati apar la demararea automobilelor, precum si ca urmare a efectului corosiv al etanolului.

In schimb, folosirea alcoolului etilic in amestec cu benzine in motoarele cu andere interna este practicata in numeroase tari. Conditia ce se impune este ca etanolul sa fie lipsit de apa. Anhidrizarea etanolului ridica, insa, importante probleme economice, ca urmare a faptului ca, aplicand procedeele de bioconversie actuale, concentnatia de alcool etilic rezultat in procesele de fermentatie nu depaseste 1O-12%. Deoarece etanolul formeaza cu apa un azeotrop (constituit din 95,6% alcool si 4,4% apa), anhidrizarea sa se realizeaza cu consumuri enengetice ridicate.

O rezolvare mai avantajoasa pare a fi transformanea etanolului rezultat din procesul de fermentatie in benzina, caldura degajata in procesul de bioconversie putand fi utilizata avantajos in etapa de concentrare a etanolului. S-a determinat, astfel, ca pretul benzinei obtinute din alcool etilic de fermentatie este cu aproximativ 8% mai mic fata de cel al etanolului anhidnidizat (99,5°/o), care se foloseste drept component pentru carburanti auto de tipul "Gasohol" (benzina + l0 % Et-OH).

Conversia etanolului in benzina

Etanolul poate fi transformat in benzina sintetica pnin convensie catalitica. Catalizatonii utilizati, de tipul mordenitilor -ZSM-5, realizeaza transformarea etanolului in benzina la temperaturi de 300-400°C, presiunea de 1-5 atm si viteze volumare cuprinse in intervalul (O,6-1)h^-1, cu randamente de peste 95%.

Bilantul termic al procesului de transformare al biomasei in benzina este caracterizat printr-un grad ridicat de utilizare al energiilor proprii ale proceselor si prin optimizarea operatiilor tehnologice.

Cheltuielile materiale se reduc la valoarea materiei prime (biomasa regenerabila) si consumul de catalizatori in cele trei etape: fermentatia hidratilor de carbon la alcool, conversia etanolului in benzina si hidratarea etenei.

4.4. Carburanti auto pe baza de benzine si eteri

O cale importanta care permite suplimentarea productiei de benzine si imbunatatirea calitatilor octanice ale acestora o reprezinta transformarea metanolului si etanolului in eteri de tipul metil tertiar butileter (MTBE), tertiar amilmetileter (TAME), etil tertiarbutileter.

Produsii organici oxigenati se caracterizeaza printr-o rezistenta ridicata la autoaprindere si la arderea normala cu detonatie fiind din acest punct de vedere combustibili superiori pentru MAS, comparativ cu benzinele. Efectul adaosurilor de alcool sau eter sunt caracterizate prin valori superioare, fata de benzina, ale cifrei octanice de cercetare (COR) si in mai mica masura ale cifrei octanice motor (COM).

Bibliografie

Onutu, I., Fabricarea combustibililor petrolieri ecologici. Scheme complexe de rafinarii, Editura Universitatii din Ploiesti, 2001.

Anghelache, I., Noi combustibili pentru automobile, Editura Tehnica, Bucuresti, 1993.

Onutu,I., Gh. Constantinescu, I. R. Zgaia and St. Stirimin, Romanian refining industry preparing for future, Revista de Chimie, Vol. 55, nr. 11, 2004 ISSN 0034-7752, p. 1001.

***Monitorul Oficial al Romaniei, Nr. 512, 16 iulie, 2002.

***Decizia Guvernamentala, Nr. 689/2004, in Monitorul Oficial al Romaniei, Nr. 442, 18 Mai, 2004.

***European Standard, EN 228, January 2004.

*** European Standard, EN 590, January 2004.

Anghelache, I., Benzine auto din petrol si din surse nepetroliere, Editura Tehnica, Bucuresti, 1986.

Billon, A., Duddy, J., Morel, F., Wisdom, L., A novel approach to attain new fuel specifications, Petroleum Technology Quarterly, 4, Winter 1999/2000, p. 51.

10. Ionescu, C., Ciuparu, D., Dumitrascu, Ghe., Poluare si protectia mediului in petrol si petrochimie, Editura Briliant, Bucuresti, 1999.

11. Onutu, I., Tanasescu, C., s.a., Tehnologii avansate in rafinarea petrolului, Curs Postuniversitar, Editura Universitatii din Ploiesti, 2004.

12. Onutu, I., Tanasescu, C., s.a., Fabricarea produselor petroliere ecologice, Curs Postuniversitar, Editura Universitatii din Ploiesti, 2004.