افزایش عدد اکتان بنزین و بهبود کیفیت سوختن آن به جهت افزایش راندامان موتور خودرو و کاهش آلایندگی هوا از مهمترین موضوعات در صنایع پالایش و خودور محسوب می شود.
عدد اکتان ترکیباتی که در خروجی برج تقطیر پالایشگاه های نفت خام به عنوان بنزین جدا می شوند معمولاً در حدود 84 است. در حالی که عدد اکتان مناسب برای بنزین معمولی 90 و برای بنزین سوپر 95 می باشد. جهت افزایش عدد اکتان در پالایشگاه ها عمدتاً دو راه کار وجود دارد. راه کار نخست استفاده از روشهای ایزومرازسیون، .دیمرزاسیون، آلکالیشن، اصلاح کاتالیستی و... می باشد. ایجاد واحدهای مذکور بسیار سرمایه بر بوده و در بسیاری از مواقع توجیه اقتصادی مناسبی برای پالایشگاهها ندارد. بنابراین بسیاری از پالایشگاههای دنیا یا همه این واحدها را ندارند و یا بعضاً حتی در صورت وجود این واحدها صرفه اقتصادی لازم جهت کارگیری این واحدها به منظور افزایش عدد اکتان بنزین وجود ندارد.
راه کار دوم افزودن موادی به بنزین است که دارای عدد اکتان بالا بوده و موجب افزایش عدد اکتان و کیفیت بهتر بنزین می شوند. البته این دو راه کار عمدتاً تواماً توسط پالایشگاه ها استفاده می شود.
معروف ترین اکتان افزایی که در سالهای نه چندان دور استفاد می شد تترا اتیل سرب بود. استفاده از این اکتان افزا موجب افزایش غیرمجاز سرب در هوای شهرهای بزرگ دنیا شده بود. سرب صدمات جبران ناپذیری بر سلامت انسان خصوصاً کودکان برجای می گذارد؛ لذا پژوهشها جهت جایگزینی تترا اتیل سرب منجر به معرفی یک محصول شیمیایی جدید به نام MTBE (متیل ترشری بوتیل اتر) گردید. این محصول به سرعت در کشورهای پیشرفته و توسعه یافته جایگزین تترا اتیل سرب شد. در ایران نیز از سال 1379 استفاده از تترا اتیل سرب ممنوع شده و علی رغم عدم تولید MTBE در کشور، دستور استفاده از آن با مصوبه هیات وزیران صادر شد. پس از مدتی مشخص شد که MTBE نیز دو مشکل اساسی ایجاد می نماید. نخست آنکه MTBE حلالیت بسیار بالایی در آب دارد و در صورت ورود به آبهای زیر زمینی و رو زمینی به شدت موجب آلایندگی آبها می شود. این موضوع در شهرهای بزرگ که بنزین در نقاط مختلف و به دلایل گوناگون وارد آبهای زیرزمینی می شود موجب نگرانی بسیار زیاد است. بررسی های به عمل آمده نشان می دهد که متأسفانه ، نه تنها شهرهای بزرگ ایران از جمله تهران ، بلکه حتی منابع آب مناطق دوردست کشور هم ازآلودگی به MTBE در امان نبوده اند. آلودگی منابع آب در حد یک ppb (یک بخش در میلیارد) می تواند منابع آب مورد نظر را غیر قابل شرب نماید.
دوم اینکه به دلیل وجود متانول (که ماده ای سمی است) در ترکیب MTBE استنشاق بخار آن در پمپ بنزین برای سلامت دستگاه تنفسی، تماس آن پوست و یا چشم بسیار خطرناک بوده و جزء آلاینده های مشکوک به ایجاد سرطان نیز محسوب می گردد. با توجه به این موارد تقریباً از سال 2000 میلادی در کشورهای توسعه یافته استفاده از MTBE ابتدا محدود و از سال 2012 در بسیاری از کشورهای توسعه یافته دنیا استفاده از MTBE ممنوع شده و روندی که در حذف تترا اتیل سرب طی شد برای این ماده نیز در حال انجام است.
اکتان افزایی که جایگزین MTBE بوده، به لحاظ فنی شرایط مناسبی دارد، با محیط زیست کاملاً سازگار بوده و بر سلامت انسان هیچ اثر سوئی ندارد بیواتانول سوختی است.
بیواتانول یا به عبارت دیگر، اتانول زیستی، الکلی است دو کربنی به فرمول شیمیایی C2H5OH که بر خلاف اکثر الکلهای دیگر، عمدتاً از مواد اولیه زیستی با منشاء قندی، نشاستهای و یا سلولزی تولید میگردد.
تولید بیواتانول از منابع زیستی عمدتاً به روش بیوشیمیایی صورت می پذیرد، که عملیات تولید این محصول از فرآیند تخمیر الکلی شربت قند، فرآیند تقطیر جزء به جزء و آبگیری از بیواتانول تقطیر شده به کمک غربالهای مولکولی تشکیل شده است. به دلیل به کارگیری برج تقطیر و عملیات تقطیر جزء به جزء از یک سو و استفاده محصول نهایی به عنوان سوخت، واحدهای تولید بیواتانول در دنیا به زیست پالایشگاه (Bio-Refinery) مشهور هستند.
شکل1- فرآیند تولید بیواتانول از غلات
تاریخچة کاربرد بیواتانول به عنوان سوخت خودرو، به زمان عرضة اولین خودروهای مجهز به موتور احتراق داخلی توسط هنری فورد در ایالات متحده آمریکا باز میگردد. در واقع، تنها بعد از عرضه فراوان و ارزان نفت خام و پیشرفت فناوری تولید بنزین، بیواتانول از عرصة بازار سوختهای خودرویی حذف گردید. این روند، تا سال 2000 میلادی ادامه داشت و تنها از این تاریخ بود که به دلایل عنوان شده در فوق به تدریج بیواتانول سوختی، به این عرصه بازگشت. بازگشتی که از آن تاریخ تاکنون با رشدی شتابان و تصاعدی ادامه داشته است. بهطوریکه امروزه تولید و مصرف بیواتانول سوختی در جهان به مرز یکصد میلیارد لیتر در سال رسیده و این روند افزایش هنوز هم ادامه داشته و حداقل تا چند دهة آینده نیز ادامه خواهد داشت.
شکل2- روند افزایشی تولید و مصرف بیواتانول در جهان
عدد اکتان بیواتانول سوختی 115 می باشد بنابراین اختلاط آن با بنزین موجب ارتقاء عدد اکتان و افزایش کیفیت سوخت می شود. از آنجا که بازای 2 مولکول کربن یک مولکول اکسیژن نیز در ترکیب اتانول موجود است، این موضوع موجب می شود تا اکسیژن کافی در موتور اتومبیل وجود داشته باشد و سوخت کامل تر انجام شده و آلایندگی به شدت کاهش یابد. در حجم مساوی اتانول حداقل 40% بیش از MTBE موجب افزایش عدد اکتان بنزین می شود. ضمن اینکه به لحاظ قیمت اتانول ارزانتر از MTBE است. لذا علاوه بر مسائل بهداشتی و زیست محیطی از نظر اقتصادی تولید و به کارگیری بیواتانول با صرفه تر است.
در ایران بر اساس مصوبه شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده های نفتی ایران جهت بهبود کیفیت بنزین نیازمند امتزاج حداقل 5% بیواتانول با بنزین هستیم. با توجه به مصرف حداقل 70 میلیون لیتر بنزین در روز نیازمند حداقل 5/3 میلیون لیتر بیواتانول در روز می باشیم این در حالی است که اکنون بیواتانول سوختی در کشور تولید نمی شود و لازم است تا به صورت جدی سرمایه گذاری در این صنعت مورد توجه قرار گیرد.
علاوه بر استفاده از بیواتانول به عنوان بهبود کیفیت بنزین، پیش بینی می شود با توسعه تکنولوژی تولید بیواتانول از مواد اولیه مختلف نظیر زباله های شهری و ضایعات مختلف سلولزی (که به وفور موجود است) در آینده نزدیک بیواتانول به عنوان سوخت جایگزین بنزین در دنیا مورد استفاده قرار گیرد.
یکی از مواد اولیه مهم در تولید بیواتانول در دنیا غلات است. همانگونه که می دانیم بخش عمده ای از ذرت و جو تولیدی جهان و حتی بخشی از گندم (خصوصاً گندمهایی که به دلایل گوناگون مرغوبیت لازم برای مصرف انسانی نداشته و میزان آن در کشور ما سالانه بالغ بر 2 میلیون تن می شود) به مصرف خوراک دام و طیور می رسد. در کشور ما نیز سالانه 4 الی 5 میلیون تن ذرت و 2 الی 3 میلیون تن جو جهت مصرف خوراک دام و طیور وارد کشور می شود. از آنجا که 60% از غلات را نشاسته تشکیل می دهد و مابقی آن پروتئین، مواد معدنی، ویتامینها، چربی و درصدی آب می باشد؛ لذا تفکیک این دو بخش در صنعت تولید بیواتانول ارزش افزوده بسیار زیادی را به همراه می آورد.
دامداران عمدتاً جهت تامین پروتئین و مواد معدنی مورد نیاز دام و طیور از غلات استفاده می کنند و نشاسته بخش نسبتاً نامناسب غلات در خوراک دام و طیور محسوب می شود. این در حالی است که در فرآیند تولید بیواتانول تنها نشاسته است که تبدیل به الکل می شود و پروتئین، ویتامینها، مواد معدنی و چربی دست نخورده و سالم باقی می ماند. براین مبنا پس از تبدیل نشاسته به الکل در یک فرآیند زیستی (بایولوژیک) باقی مانده مواد پس از خشک شدن تحت عنوان کنجاله تخمیری (DDGS) به عنوان خوراک دامی مغذی و بسیار مناسب به مصرف دام و طیور می رسد. به جهت مقایسه میزان پروتئین ذرت 8 الی 10 درصد می باشد در حالی که کنجاله تخمیری بیش از 34% پروتئین دارد. لذا با تولید بیو اتانول هم سوخت کشور پاک می شود و هم خوراک دام مرغوب تامین می شود بدون آنکه به چرخه غذایی کشور صدمه ای وارد شود.
طرح تولید بیواتانول کرمانشاه
با توجه به موارد اشاره شده، سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران مطالعات جدی جهت توسعه صنعت بیواتانول در کشور را آغاز نموده که نهایتاً منجر به ایجاد شرکت گسترش سوخت سبز زاگرس جهت احداث یک واحد تولید بیواتانول با ظرفیت تولید روزانه 200 هزار لیتر (تقریباً معادل 6% نیاز کشور) شده است. در این طرح دانش فنی و مهندسی از یک شرکت فرانسوی تامین شده و عملیات ساخت، نصب و راه اندازی تماماً توسط پیمانکاران ایرانی انجام خواهد شد. مهندسی پایه این طرح به اتمام رسیده، مناقصه انتخاب پیمانکار در مراحل آخر بوده و تامین منابع مالی از محل تسهیلات بانکی نهایی شده است. پیش بینی می شود با شروع عملیات ساخت در تابستان سال جاری ظرف مدت دو سال این طرح ملی به عنوان نخستین زیست پالایشگاه کشور به بهره برداری برسد. جهت کسب اطلاعات بیشتر به سایت www.zagrosgreenfuel.com مراجعه نمایید.
بازگشت به لیست
