Zacznijmy od podstaw. Czym są estry metylowe kwasów tłuszczowych? To związki chemiczne, które powstają w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych z metanolem. Taki proces nazywamy estryfikacją.
Dlaczego o tym mówimy? Ponieważ estry metylowe kwasów tłuszczowych, a konkretnie te z oleju rzepakowego (estry metylowe kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego – RME), mają bardzo ważne zastosowanie. Są one biokomponentem dodawanym do oleju napędowego. Poprawiają właściwości paliwa.
Kwas Tłuszczowy - Podstawa
Zanim zagłębimy się w RME, przypomnijmy sobie, czym jest kwas tłuszczowy. To organiczny związek chemiczny. Składa się z łańcucha węglowodorowego zakończonego grupą karboksylową (-COOH). Kwasy tłuszczowe różnią się między sobą długością łańcucha i obecnością wiązań nienasyconych (podwójnych lub potrójnych) między atomami węgla.
Przykłady? Kwas oleinowy, powszechny w oleju rzepakowym i oliwie z oliwek. Ma 18 atomów węgla i jedno wiązanie nienasycone. Kwas linolowy, również istotny w oleju rzepakowym, posiada 18 atomów węgla i dwa wiązania nienasycone. Im więcej wiązań nienasyconych, tym niższa temperatura topnienia tłuszczu.
Kwasy tłuszczowe występują w postaci związanej w tłuszczach i olejach. Są to estry glicerolu i kwasów tłuszczowych, czyli trójglicerydy. Aby uzyskać estry metylowe, trzeba "odczepić" kwasy tłuszczowe od glicerolu i połączyć je z metanolem.
Olej Rzepakowy - Źródło
Dlaczego akurat olej rzepakowy? Po pierwsze, jest powszechnie dostępny. Po drugie, ma korzystny skład kwasów tłuszczowych. Zawiera sporo kwasu oleinowego i linolowego, co zapewnia dobre właściwości paliwowe. Uprawa rzepaku jest relatywnie prosta i ekonomiczna w wielu rejonach świata.
Olej rzepakowy pozyskuje się z nasion rzepaku. Nasiona te są bogate w tłuszcz. Tłocznie mechaniczne lub ekstrakcja chemiczna pozwalają na wydobycie oleju. Surowy olej rzepakowy wymaga jednak oczyszczenia przed dalszym przetworzeniem.
Skład oleju rzepakowego może się nieco różnić. Zależy to od odmiany rzepaku i warunków uprawy. Jednak ogólnie, jest to bogate źródło kwasów tłuszczowych przydatnych do produkcji RME.
Estryfikacja - Proces
Jak powstają estry metylowe kwasów tłuszczowych? Poprzez proces estryfikacji. W tym procesie kwasy tłuszczowe reagują z metanolem (CH3OH). Reakcja ta wymaga obecności katalizatora. Najczęściej stosuje się katalizatory zasadowe (np. wodorotlenek sodu – NaOH) lub kwasowe (np. kwas siarkowy – H2SO4).
Reakcja estryfikacji przekształca trójglicerydy (tłuszcz) w estry metylowe kwasów tłuszczowych i glicerol. Glicerol jest produktem ubocznym, który można wykorzystać w innych gałęziach przemysłu, np. w kosmetyce lub farmacji. Ważne jest, aby kontrolować parametry reakcji, takie jak temperatura, ciśnienie i stosunek molowy metanolu do oleju.
Po zakończeniu reakcji, mieszaninę poddaje się procesom oczyszczania. Należy usunąć katalizator, glicerol i nadmiar metanolu. Oczyszczone estry metylowe kwasów tłuszczowych są gotowe do użycia jako biokomponent paliwa.
RME - Biokomponent
RME, czyli estry metylowe kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego, to biokomponent dodawany do oleju napędowego. Jego dodatek ma kilka zalet. Po pierwsze, zmniejsza emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Spalanie RME produkuje mniej dwutlenku siarki i cząstek stałych.
Po drugie, RME poprawia właściwości smarne oleju napędowego. Chroni to silnik przed zużyciem. Po trzecie, RME jest surowcem odnawialnym. Produkcja RME z oleju rzepakowego zmniejsza naszą zależność od paliw kopalnych.
RME jest dodawany do oleju napędowego w różnych proporcjach. Zależy to od regulacji prawnych danego kraju. Dodatek RME do oleju napędowego poprawia jego właściwości i zmniejsza negatywny wpływ na środowisko. Mieszanki paliw zawierające RME są oznaczane symbolem Bxx, gdzie xx oznacza procentową zawartość RME (np. B7 zawiera 7% RME).
Zastosowania i Perspektywy
Główne zastosowanie RME to dodatek do oleju napędowego. Jednak estry metylowe kwasów tłuszczowych znajdują również zastosowanie w innych dziedzinach. Wykorzystuje się je jako rozpuszczalniki, smary i komponenty kosmetyków. Ponadto, trwają badania nad wykorzystaniem RME jako surowca do produkcji bioplastików.
Przyszłość RME jako biokomponentu paliwowego jest ściśle związana z polityką energetyczną i ochroną środowiska. Wiele krajów promuje stosowanie biopaliw. Ma to na celu zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych i poprawę bezpieczeństwa energetycznego. Rozwój technologii produkcji RME z odpadów i surowców mniej konkurencyjnych z produkcją żywności może zwiększyć jego atrakcyjność.
Produkcja i stosowanie RME to ważny krok w kierunku zrównoważonego rozwoju. Wykorzystanie surowców odnawialnych i redukcja emisji to kluczowe wyzwania, przed którymi stoi współczesny świat. Estry metylowe kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego mogą odegrać istotną rolę w tych procesach.
