Od kilkudziesięciu lat obserwujemy dynamiczny rozwój i szerokie rozpowszechnienie zastosowania silników o zapłonie samoczynnym w transporcie samochodowym oraz innych sferach gospodarki. Podstawowym źródłem ich napędu są paliwa ropopochodne.

Zmniejszające się zasoby i wysoka cena ropy naftowej oraz systematyczny wzrost efektu cieplarnianego wywołany zwiększoną emisją CO2 rzutuje na potrzebę poszukiwania paliw alternatywnych, przyjaznych dla środowiska naturalnego. Współczesny świat zdał sobie sprawę, że stanął przed poważnym zagrożeniem ekologicznym wywołanym emisją CO2, pochodzącego w znacznej mierze z transportu samochodowego. Coraz częściej uważa się, że istnieje bardziej realne niebezpieczeństwo przekroczenia bariery ekologicznej. Dużą nadzieję wśród paliw alternatywnych odnawialnych do silników o zapłonie samoczynnym upatruje się w surowcach roślinnych. Podstawową zaletą paliw roślinnych jest to, że są to paliwa odnawialne, nietoksyczne, ulegające biodegradacji oraz pozwalają na ograniczenie emisji CO2 do atmosfery. Stanowić mogą uzupełnienie stosowanych obecnie paliw węglowodorowych. Rozwój ich produkcji przyczynić się może do wykorzystania nieużytków rolnych i aktywizacji obszarów wiejskich. Przez wiele lat biopaliwa uznawane były za obszar politycznych rozgrywek, przy medialnej krytyce przekładającej się na społeczną niechęć do ich stosowania, a nawet w wielu opiniach traktowano je jako remedium na wszystkie bolączki gospodarki w kraju. Jednym z istotnych warunków powszechnego zastosowania biopaliw, w tym estrów metylowych kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego jako paliwa silnikowego, jest opracowanie i wdrożenie odpowiedniego systemu dystrybucji i przechowywania oraz kontroli właściwości fizykochemicznych tego produktu zgodnie z wymaganiami normy EN 14214:2004. Proces produkcji estrów metylowych kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego oraz określenie właściwości fizykochemicznych i użytkowych wymaga użycia specjalnych procedur oraz metod badań różniących się w stosunku do paliw ropopochodnych. Magazynowanie to proces składowania surowców, półproduktów i wyrobów gotowych. Jest to proces przejściowy łańcucha dostaw pomiędzy producentem, dostawcą i odbiorcą. Ważnym aspektem magazynowania jest to, aby wyroby zachowały wymaganą jakość podczas całego czasu przechowywania. Warunki magazynowania muszą być dostosowane do rodzaju składowego produktu. Ogólne koszty magazynowania nie powinny przekraczać wartości produktu ze względu na opłacalność tego procesu. Istotnym czynnikiem tego zagadnienia to kontrola i nadzór prowadzony przez określone jednostki odpowiedzialne za procesy magazynowania. Ważną rzeczą jest współpraca jednostek zajmujących się magazynowaniem z systemem dystrybucji zarówno od dostawców, jak i odbiorców. Dużą rolę w magazynowaniu ma zapewnienie bezpieczeństwa bazy magazynowej i otoczenia, zwłaszcza, gdy zakwalifikowane są jako niebezpieczne. Magazynowanie biopaliw stanowi istotny problem zarówno ze strony technicznej, jak logistyczno-ekonomicznej. Ze względu na swoją budowę i właściwości fizykochemiczne przechowywanie olejów roślinnych i paliw estrowych stanowi całkiem odmienny problem od magazynowania olejów napędowych. Dzieje się tak ze względu na dużą różnicę, z jaką oddziałują one na środowisko oraz na reakcję działania czynników zewnętrznych oraz upływającego czasu. Przechowywanie paliw naturalnych posiada szereg zalet w zakresie bezpieczeństwa energetycznego kraju, natomiast główne wady to trudności w zapewnieniu odpowiednich warunków przechowywania i parametrów jakościowych tych paliw. Należy podkreślić, że paliwa roślinne to tłuszcze nienasycone (obecność wiązań podwójnych w cząsteczkach), wszystkie tłuszcze podczas przechowywania ulegają zmianom chemicznym i biochemicznym. Procesy chemiczne zachodzą pod wpływem czynników fizykochemicznych, głównie tlenu atmosferycznego i podwyższonej temperatury, a także promieni świetlnych, wody oraz obecności metali katalizujących. Zawartość nieprzereagowanych w trakcie procesu produkcji FAME kwasów, metanolu, metali pochodzących z katalizatorów, jak również wolnego glicerolu, wpływa na zwiększoną jego podatność do degradacji. Metanol, wolne kwasy tłuszczowe oraz wolny glicerol mogą przyczynić się do korozji stopów aluminium i cynku w kontakcie z paliwem. Obecne w FAME związki nienasycone o wiązaniach wielokrotnych są mało stabilne, ulegają utlenianiu i są skłonne do polimeryzacji, w wyniku czego oprócz problemów z przygotowaniem, w trakcie spalania tego paliwa w silniku wytwarzają się spolimeryzowane osady na elementach układu wtryskowego i komorach spalania silnika. Główne procesy chemiczne zachodzące podczas magazynowania to hydroliza i utlenianie zwane autooksydacją oraz polimeryzacja. Zarówno hydroliza, jak i proces utleniania tłuszczów mogą być reakcją czysto chemiczną lub wynikiem działania enzymów. Hydroliza tłuszczów jest reakcją odwrotną do reakcji estryfikacji:

RCOOR1 + H2O → RCOOH + R1 OH

W reakcji hydrolizy triacylogliceroli następuje przyłączenie do glicerydu trzech cząstek wody, w wyniku czego powstaje cząsteczka gliceryny i trzy cząsteczki odpowiedniego kwasu tłuszczowego. Jedną z reakcji charakterystycznych jest również zasadowa hydroliza tłuszczów – reakcja zmydlania. Produktami są gliceryna i sole kwasów tłuszczowych (mydło). Ważnym zagadnieniem dotyczącym magazynowania, w tym oceny użytkowej biopaliw, to podatność na rozkład mikrobiologiczny, z czym wiąże się rozwój mikroorganizmów wywołany obecnością wydzielonej “wody” – kondensacji pary wodnej lub opadów atmosferycznych, gromadzących się na dnie, ściankach lub pokrywie zbiornika. Istotnym czynnikiem ich rozwoju to temperatura i obecność tlenu. Negatywnym skutkiem ich obecności w paliwach to przede wszystkim problemy logistyczno- operacyjne, które mogą pojawiać się podczas magazynowania, transportu i użytkowania. Powstanie znacznej ilości biomasy w FAME może być przyczyną zatykania filtrów w układzie paliwowym silnika lub wytrącanie szlamu i osadu na dnie zbiornika samochodu. Inne negatywne skutki tego zjawiska to wytworzenie kwasów organicznych jako produktu metabolizmu mikroorganizmów i destrukcja dodatków uszlachetniających. Należy podkreślić, że paliwa pochodzenia roślinnego – biopaliwa – są bardziej higroskopijne ze względu swój skład, a woda pojawia się w nich już na etapie ich produkcji.



Niekorzystnym zjawiskiem obecności wody w tym produkcie to zmiana jej rozpuszczalności na skutek wahań temperatury. Obniżenie temperatury biopaliwa powoduje wydzielenie się rozpuszczonej wody w postaci odrębnej fazy, która osadza się na dnie lub ściankach zbiornika. Paliwa odnawialne są paliwami sezonowymi, co wymusza stworzenie standardów dla ich przechowywania, zapewniając jednocześnie stabilność parametrów jakościowych. Należy zaznaczyć, że biopaliwa, a także oleje napędowe zawierające komponenty wprowadzone do systemu produkcji i dystrybucji, mogą oddziaływać niekorzystnie w systemach magazynowania i dystrybucji poprzez wymywanie powłok lakierniczych. Magazynowanie biopaliw wymusza uwzględnienie wielu problemów, np. związanych z odmiennym charakterem w stosunku do paliw ropopochodnych, w tym:
- podczas dłuższego procesu magazynowania może zaistnieć niebezpieczeństwo zwiększonej zawartości wody;
- unikać kontaktu biopaliwa z metalami katalitycznymi, jak: cynk, miedź, brąz, cyna itp. ze względu na przyśpieszony proces utleniania;
- do budowy zbiorników samochodowych należy stosować przede wszystkim materiały sztuczne, jak: polietylen, fluorokauczuk oraz zbiorniki żywiczne z włóknem szklanym;
- ograniczenie wpływu środowiska zewnętrznego poprzez hermetyzację zbiorników, a także zastosowanie automatyzacji w procesie monitorowania;
- zastosowanie dodatków przeciwstarzeniowych w postaci antyutleniaczy oraz deaktywatorów metali, inhibitorów korozji, demulgatorów.

Na szczególną uwagę zasługują procesy czyszczenia zbiorników używanych do magazynowania paliw pochodzenia roślinnego oraz okresowa wymiana filtrów w ciągu technologicznym wykorzystywanym do ich przepompowywania. Istotnym zagadnieniem dotyczącym biopaliw to logistyka, w tym działalność transportowa. Biodiesel to paliwo silnikowe, które nie jest zakwalifikowane do substancji łatwo palnych, toteż jego transport nie podlega wymaganiom dotyczącym przewozu substancji łatwo palnych. Ważną rolę podczas transportu biopaliwa odgrywają warunki klimatyczne, w tym temperatura otoczenia (zwłaszcza ujemna), gdzie pojawiają się problemy z zachowaniem określonej płynności (lepkości) produktu. Sytuacja wymusza więc zastosowanie systemów izolacji i ogrzewania zbiorników cystern samochodowych oraz kolejowych. Podczas procesu dystrybucji tego produktu zasadnym jest maksymalne skrócenie łańcuchów logistycznych pomiędzy producentami paliw a użytkownikami. Najbardziej niekorzystnym rozwiązaniem byłaby lokalna produkcja tego biopaliwa na potrzeby własne.

Janusz Jakóbiec
Aleksander Mazanek