Biopolttoaineen valmistusprosessi kalaöljystä

Biodieselin valmistusprosessi

Biodieseliä voidaan valmistaa panos- tai jatkuvatoimisesti. Aluksi öljy puristetaan kalasta. Öljy menee puhdistamisen jälkeen biodieselin valmistukseen eli esteröintiin, missä biodiesel erotetaan öljystä alkoholin ja katalyytin avulla. Öljy pumpataan reaktoriin ja se lämmitetään tavoitelämpötilaan, jonka jälkeen siihen pumpataan alkoholi-katalyyttiseos. Seosta sekoitetaan voimakkaasti eri ainefaasien erottamiseksi, jonka jäl-keen niiden annetaan rauhassa erottua toisistaan. Erottumisen jälkeen astiassa voidaan havaita kaksi eri kerrosta, josta toinen on biodieseliä ja toinen glyserolia. Reaktorin pohjalta kerätään erottunut glyseroli talteen ja siitä erotetaan tarvittaessa metanoli, jota voidaan käyttää uudelleen prosessissa. Öljyn puristuksessa syntyvä ylimääräinen jäte viedään biokaasulaitokselle energiantuontoon.

Reaktiossa syntyvä biodiesel on puhdistettava lähtöaineiden jäämistä sekä muista mah-dollisista epäpuhtauksista vesipesun ja suodatuksen avulla. Biodiesel pumpataan erilli-seen pesutankkiin, jossa siihen sumutetaan vettä. Veden lämpötilan tulisi olla lähellä pumpattavan biodieselin lämpötilaa. Pumpatun pesuveden annetaan laskeutua säiliön pohjalle, josta se poistetaan ja pesu suoritetaan niin monta kertaa, kunnes veden pH on tarpeeksi neutraali, jolloin se ei viittaa enää mahdollisiin jäämiin biodieselissä.

Esteröinti

Biodieseliä valmistetaan esteröinnillä eli tarkemmin vaihtoesteröinnillä. Kasviöljyt ja eläinrasvat koostuvat lähes kokonaan triglyseridejä eli glyserolin triestereistä. Esteröin-nissä glyseriini erotetaan katalyytin ja alkoholin avulla öljystä, jolloin glyseroli erottuu astian pohjalle ja öljy jää pinnalle, mistä se voidaan kerätä talteen. Prosessissa käytetään alkoholina metanolia tai etanolia, mutta näistä kahdesta metanoli on käytetympi edulli-suutensa takia. Sillä myös saavutetaan vakaampi esteröintireaktio. Lähtöaineiden keski-näinen ainemäärä- eli moolisuhde vaikuttaa merkittävästi esteröintireaktiosta saatavan tuotteiden määrään. Isoin tuotto saadaan, kun metanolia on ylimäärin. Sen ihanteellinen moolisuhde reaktioon on 3:1, mutta reaktio tapahtuu nopeammin, jos se metanolin määrä kaksinkertaistetaan eli moolisuhde nostetaan 6:1, jolloin päästään yli 98 % saantoon. Jos metanolia käytetään reaktiossa alle 67 %, glyseroli ei erotu öljystä ollenkaan.

Esteröinti on hidas prosessi ja ilman katalyyttia se onnistuu vain korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Katalyyttina voidaan käyttää happoa, emäs- tai alkalimetallialkoksidia, joista kaksi jälkimmäistä ovat toimivimpia huoneenlämmössä. Emäskatalyyttina käyte-tään puhdasta natriumhydroksidia (NaOH) tai kaliumhydroksidia (KOH), joista ensim-mäinen on käytetyin edullisuutensa takia. Käytetyin alkoksidi on natriummetoksidi (CH3ONa) ja happokatalyyttina voi olla suolahappo (HCl). Emäskatalyytit ovat käyte-tympiä teollisissa prosesseissa, koska happopohjaiset ovat syövyttävämpiä sekä kata-lyyttina ne ovat hitaampia. Katalyyttimääränä käytetään 0,5 – 1 % öljyn massasta, jol-loin biodieselin saanto on noin 94 – 99 %. Kun käytetään katalyyttina natrium- tai ka-liumhydroksidia, se liuotetaan suoraan metanoliin.

Ihanteellinen lämpötila normaalissa ilmanpaineessa esteröintireaktiolla on 60 – 70 ºC, joka on lähellä metanolin kiehumispistettä (65 ºC). Tällöin aikaa kuluu noin tunti, jos katalyyttina käytetään kaliumhydroksidia. Erotettu öljy on pestävä ja neutralisoitava ennen kuin siitä voidaan tehdä käyttökelpoista biodieseliä. Ennen vesipesua biodieselin pH on noin 9, mutta pesun jälkeen sen pH on 7 – 8. Pesulla myös saadaan erotettua biodieselistä mahdolliset saippuan, metanolin ja katalyytin jäämät. Pesun jälkeen puhdistettu biodiesel kuivataan, jolloin sen viskositeetti on suunnilleen sama kuin petrodieselillä. Toinen reaktiotuote glyseroli voidaan myös puhdistaa saippuasta ja reagoimattomasta katalyytistä, ja se onnistuu neutraloimalla se hapolla.

Biodieselin varastointi

Biodieselin varastointi vaatii herkän hapettumisen takia erityisvaatimuksia. Se on herkempi ilman hapelle sekä kosteudelle, valolle, korkeille lämpötiloille sekä niiden vaihteluille. Erityisesti vielä eläinperäisesti valmistettu biodiesel härskiintyy nopeammin kuin kasviperäisestä valmistettu. Biodieselin kaupalliseksi iäksi on arvioitu 6 – 12 kk.