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バイオディーゼル燃料(BDF)ってなんですか?What Is Biodiesel [2015年01月24日(Sat)]
バイオディーゼル燃料(BDF)とは、植物油を原料とするディーゼルエンジン用燃料のことです。
化石燃料である軽油の代わりに使用することで、カーボンニュートラルの考え方に基づいた二酸化炭素排出の削減効果が見込まれます。

欧米では大豆油や菜種油の未使用油を原料とし、マレーシアやインドネシアなどでは未使用のパーム油が原料となっていますが、 日本ではリサイクルの観点や食料との競合をさける意味やコストの問題で使用済み天ぷら油を原料とする場合が大半です。

植物油とメタノールを反応させエステル交換反応と呼ばれる化学反応を利用し比較的簡易な製造方法が普及しており、この方法で軽油とは成分が異なるものの普通のディーゼルエンジンで利用できる燃料をつくることができます。
ラードなどの動物性脂肪からも製造可能ではありますが、凝固する温度が高く、寒くなると白く固まってしまうため日本では使用されることはほとんどありません。 また最近では次世代バイオディーゼルと呼ばれる大型の装置を使用し新しい方法で製造されたバイオディーゼル燃料が注目されています、従来のFAMEが主成分のバイオディーゼル燃料の弱点が克服されているとのことです。

軽油代替燃料ですのでガソリン車に使用することはできませんが、燃費や走行性能も軽油とほぼ同等で、トラック、重機、トラクター、発電機、ボイラーなどで使用されており、最近では地球温暖化防止やエネルギーの地産地消といった面で注目されています。

軽油の主成分が炭化水素であるのに対し、バイオディーゼル燃料(BDF)の主成分は脂肪酸メチルエステルで、FAME(Fatty acid methyl ester)とも呼ばれています。

なお「BDF」は(有)染谷商店の登録商標でバイオディーゼル燃料の略称として日本国内で使用されています。Bio(生物)Diesel(ディーゼル)Fuel(燃料)という造語の頭文字からつくった言葉とのことです。
製造社によっては燃料に愛称や商標をつけるなどして普及をはかっているようです。

海外ではバイオディーゼル燃料のことはBiodieselと表記されるのが一般的です。Biodieselを翻訳すれば「バイオディーゼル」でいいと思うんですけど燃料としての意味が通じにくいと思ってバイオディーゼル燃料としてみました。
バイオディーゼル燃料100%でつかう「B100」、揮発油等の品質の確保等に関する法律にもとづき軽油に5%以下のバイオディーゼル燃料を混和して使用する軽油「B5」があります。最近では特例でB20、B30なども製造されています。
biodiesel.JPG
BDFサンプルです。色の濃さは原料油となる使用済みの天ぷら油の着色状態に大きく影響されるため、品質に直接関係ありません。

色が薄いと品質が良く、色が濃いと品質が悪いということはありません。一般的に紫外線などの影響でBDFの劣化がすすむと色は薄くなっていきます。

あぐりーんみやぎでは保存性を向上させるため黒色の酸化防止剤を添加しています、そのためBDFの色が若干濃くなり、時間の経過とともに色が濃くなる傾向がありますがそれは酸化防止剤の効果が現れているためです。

ニオイですが揮発性は少ないためBDFそのものはニオイはあまりしません。

バイオディーゼル燃料(BDF)のメリット
(1)二酸化炭素排出ゼロカウント
カーボンニュートラルのため地球温暖化防止につながります、BDFも燃焼するともちろん軽油と同じように二酸化炭素を排出しますが、植物に吸収されるため環境中の二酸化炭素はプラマイゼロで増えないというとらえ方です。
(2)高いリサイクル率
使用済みの天ぷら油から、ほぼ同じ量のバイオディーゼル燃料(BDF)をつくることができます、うまくいくと若干増えるはずです。
(3)一般的なディーゼルエンジンに使用できます
エンジンは無改造で使用できます、燃費や走行性能も軽油と同等です。ただし馬力に関しては若干物足りないという方もおります。軽油に比べカロリーが少ないといった影響かもしれません。
(4)排気ガスがクリーンになります
軽油に比べ、ススや硫黄酸化物が出ないため空気がきれいになります
(5)実感できる環境教育
捨てるはずだった天ぷら油で車が走る様子を見ていただくことで、資源循環を実感できます
(6)安全性が高い燃料です
軽油よりも引火点や発火点が高く、より安全といえます。生分解性もあり環境にやさしいともいえます、その代わり早めに使用していただく必要があり季節にもよりますが製造後1-3ヶ月以内に使い切っていただくようお願いします。保管についてもしっかり容器のフタをしめ冷暗所においてください。BDFは空気中の酸素と結びつく力が強いようで、ペットボトルに半分くらいいれておくと数日で容器がへこんでいます。


バイオディーゼル燃料(BDF)のデメリット
(1)〈給油できる場所が限られています〉
長距離を走る場合はポリタンクなどに予備のBDFをいれてもち運ぶ必要があります。

(2)〈B100の高濃度での使用を推奨できないことがあります〉
環境対策で最新のエンジンに搭載されているDPFなどの排気ガス浄化装置との相性問題や、排気を再循環させるEGRの影響でトラブルを引き起こす可能性が高く、最新の車両では100%の高濃度での使用を推奨できないことがあります。EGRバルブがススの堆積で動きが悪くなり温度のコントロールが不調になりDPF再生により時間がかかるようになるようです。すぐに不調になるわけではありませんが、一年、二年、三年と使っていくうちに問題が大きくなりメンテナンス費用や修理費用の金額が増えBDF使用を断念されるケースがあります。とはいえ軽油使用でもDPFのトラブルはよく聞く話です。 100%バイオディーゼル燃料では対応できないエンジンが増えています、そのため比較的古いタイプのエンジンに限定しB100の給油をおこなう方法、もしくはスラッジを減らすためBDFの蒸留処理をおこない高沸点の重質成分を除去し給油する方法(燃えカスが減る)や、軽油と混合し強制規格に適合させて低濃度で使用す方法などがおこなわれています。 エンジンで良好に燃焼させるため、ギヤをあえて1段さげるなどしてできるだけエンジン回転数をあげエンジン温度を上げた状態を維持したほうがよいでしょう。省燃費運転をせずエンジンに負荷をかけたほうがよいかもしれません。その意味では低速から高速まで動く車のエンジンよりも常に一定の高い回転数で動く発電用などの産業用のエンジンがBDFには向いているでしょう。

(3)〈車両のメーカー保証が受けられなくなる場合があります〉
ただし一部のレンタル重機ではバイオディーゼル燃料100%使用可能な場合もあるそうです。

(4)〈ゴム部品の交換の必要があります〉
BDFは軽油にくらべゴム素材に浸透する力が強く、ゴムが膨満したり軟化し亀裂がはいる場合があります。そのため耐油性の低い古いタイプのゴムパッキンやホースの場合は事前に耐油性の高いフッ素系のゴムパッキンなどにに交換していただく必要があります。比較的新しい車両でメーカー指示書に従い定期的にゴム部品の交換が行われていれば問題は起きないと思います。

 ちなみに発泡スチロールや100均の安いクリアカップなどにBDFをいれると、すぐに溶かして穴があくのでご注意ください。ペットボトルなどに入れれば問題ありませんがフタの部分はPETではないようで時間がたつとBDFが浸潤して裂けて液漏れする場合があります。

(5)〈古い車両の場合、排気管から揚げ物の匂いが強くする場合があります〉
排ガス浄化の触媒装置の有無により匂いがそのままでてくる場合があります。匂いで揚げたものが肉か魚かわかるとか。

(6)〈メンテナンス〉
日常点検時に、特にオイルの量について特にご注意ください。軽油との性状の違いからエンジン内部で噴射されたBDFがシリンダー壁面からオイルパンに落ちる量が軽油にくらべ多く、オイルが増量し希釈されることが多くあります。トラブル予防のため規定量を超えましたらすぐにオイルの全量交換をお願いします。なるべく硬めのオイルをいれるとか、増量をみこんでやや少なめにいれるとか工夫をされる人もおります、最近では多少希釈されても性能が落ちづらいBDF専用オイルも販売されています。またシリンダー内でDPF再生のためのポスト噴射を行うエンジンではオイルの増量が早くなる傾向があるようです。


Transesterification_b.jpg

エステル交換反応イメージ図
植物油とメタノールを化学反応(エステル交換反応)させバイオディーゼル燃料(BDF)を製造する比較的簡易な方法が普及しています。
なぜこのような手間をかけ化学反応させるのかというと、植物油のままでは動粘度が高く、そのままではエンジン内部でうまく燃焼しないため動粘度を下げ、なるべく軽油に性状を近づけるという理由のために行なわれています。
そのため軽油用に設計されたディーゼルエンジンを無改造のまま使用することができるようになります。
また、この反応でグリセリンが副生されますが不純物も多いということもあり、「廃グリセリン」、「粗製グリセリン」と呼ばれておりこれまでは廃棄物として処理されていましたが、あぐりーんみやぎでは燃料や堆肥発酵促進剤として再資源化しています。


carbonneutral_bdf_b.jpg
カーボンニュートラルのイメージ図
バイオディーゼル燃料(BDF)が燃焼すると二酸化炭素が発生しますが、植物が二酸化炭素を吸収し環境全体では二酸化炭素は増えません。
この考え方はカーボン(炭素)ニュートラル(中立)と呼ばれ地球温暖化防止に有効とされています。軽油の代わりにBDFを使用すると1リットルあたり約2.6kgの二酸化炭素を削減したことになります。ただしこれはエンジンでの燃焼部分を比較したものでBDFをつくったり配達したり廃食油を回収するにも電力や軽油、重油、灯油などの化石燃料も使用されているはずで厳密にはこれらのことも考慮する必要があります。

BDFの品質について
バイオディーゼル燃料(BDF)の品質規格には、B5混合軽油用として「JIS規格K2390」があります。
あぐりーんみやぎでは全国バイオディーゼル燃料利用推進協議会が定める、JIS規格K2390に基づいた「協議会全項目規格」と「協議会モニタリング規格」の分析を定期的におこなっています。 またロットごとの簡易検査と、ガスクロマトグラフによる分析を行い、BDFの品質を確認しています。
 基準値7月8月9月10月11月12月
遊離グリセリンFree Glycerin 0.02%質量以下 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出
モノグリセリドMAG 0.8%質量以下 0.52 0.43 0.35 0.40 0.35 0.48
ジグリセリドDAG 0.2%質量以下 0.11 0.11 0.11 0.13 0.06 0.13
トリグリセリドTAG 0.2%質量以下 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出
全グリセリンTotal Glycerin 0.25%質量以下 0.15 0.12 0.10 0.12 0.10 0.14
メタノールmethanol 0.2%質量以下 0.01 0.03 0.01 0.01 未実施 未実施
水分Water By Karl Fisher 500ppm以下 380ppm 371ppm 443ppm 300ppm 333ppm 未実施
平成27年7月〜12月までのガスクロマトグラフによる分析結果

bdf5_b.jpg
協議会モニタリング規格基準適合証

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