Meer dan ooit vragen mensen zich af “wat is biodiesel”. Je hoort het tijdens diners. Je ziet het in de politiek. Het is overal. Olie beheerst een te groot deel van ons leven. Wanneer de prijzen stijgen, explodeert de belangstelling voor alternatieven. Iedereen wil af van de loopband van fossiele brandstoffen. Elektrische auto’s krijgen de eer. Waterstofbrandstofcellen krijgen de hype. Maar biobrandstoffen zijn nog steeds in de mix.
Deze brandstoffen komen niet uit de grond. Ze komen uit de biologie. Afval van plantaardige olie. Sojabonen. Dierlijk vet. De ingrediënten variëren. Het proces is chemisch. Het resultaat is een schonere verbranding.
We moeten de marketing wegnemen. Laten we naar de wetenschap kijken. Hoe werkt dit spul eigenlijk in een tank?
Biodiesel is een hernieuwbaar, niet-giftig alternatief voor petroleumdiesel, geproduceerd via chemische reacties met plantaardige oliën of dierlijke vetten.
Biodiesel is geen magie. Het is chemie. Standaarddiesel is afkomstig van ruwe olie. Biodiesel is afkomstig van hernieuwbare bronnen. Planten en dieren vullen deze bronnen aan. Landbouwcycli. Recyclingstromen. Het is circulair.
De brandstof zelf is veilig. Het is niet giftig. Het vergiftigt de bodem niet, zoals sommige olievlekken. Maar veiligheid is niet het enige voordeel. Prestaties zijn belangrijk.
Moderne dieselmotoren kunnen goed omgaan met biodiesel. U hoeft uw motor niet af te breken om hem te gebruiken. Wijzigingen zijn minimaal. Vaak zijn er helemaal geen nodig.
Mengsels zijn de norm. Er bestaat pure biodiesel. Het heet B100. Maar de meeste mensen gebruiken mengsels. Het systeem gebruikt “B” gevolgd door een nummer. Dat getal is het percentage biobrandstof.
B20 is de standaard. Dat is 20% biodiesel en 80% petroleumdiesel. Het is overal verkrijgbaar. Het werkt in de meeste vrachtwagens. Er zijn geen nieuwe mondstukken nodig.
B100 is puur spul. Het is krachtig. Het is schoon. Maar het komt minder vaak voor. Opbergen wordt lastig. Er ontstaan problemen bij koud weer. Toch is het voor liefhebbers de heilige graal van biobrandstoffen.
Waarom stoppen bij 20%? Waarom niet all-in gaan?
Het antwoord ligt in de infrastructuur. Blends overbruggen de kloof. Ze laten ons schonere brandstof gebruiken zonder de toeleveringsketen te herzien. Ze laten de motoren soepel draaien terwijl wij de rest uitzoeken.
Biodiesel is niet alleen een nichebelang. Het is een praktische stap. Een manier om de afhankelijkheid van volatiele oliemarkten te verminderen. Een manier om iets te verbranden dat daadwerkelijk is gegroeid.
Maar is het beter? Of gewoon anders?
We zullen hierna ingaan op de specificaties. De cijfers liegen niet.
Biodiesel is niet zomaar een losse overkoepelende term. Er is een harde, technische definitie erkend door ASTM International. Dit is dezelfde organisatie die voorheen bekend stond als de American Society for Testing and Materials. Zij bepalen de industriële normen. De National Biodiesel Board (NBB) citeert deze definitie duidelijk.
Biodiesel is een brandstof die bestaat uit monoalkylesters van vetzuren met lange ketens. Deze zijn afkomstig van plantaardige oliën of dierlijke vetten. Het wordt aangeduid als B100. Het moet voldoen aan de eisen van ASTM D 6751.
Dat klinkt ruw. Het is technisch jargon. Maar het is bekender dan je denkt. Deze vetzuren kom je dagelijks tegen. We bekijken ze in de volgende sectie.
Vetten en biodiesel
De aantrekkingskracht van biodiesel ligt in de flexibiliteit bij de inkoop ervan. Terwijl dierlijke vetten werken, domineren plantaardige oliën het grondstoffenlandschap. Waarschijnlijk heb je er momenteel meerdere in je voorraadkast. Soja-, koolzaad-, koolzaad-, palm-, katoenzaad-, zonnebloem- en pindaolie zijn allemaal levensvatbare kandidaten voor conversie. Zelfs gerecycled kookvet van lokale restaurants kan worden hergebruikt.
De verbindende factor in al deze bronnen is vet. Concreet bevatten ze triacylglycerolen (ook bekend als triglyceriden). Deze moleculen bestaan uit koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen die in een specifiek structureel patroon zijn gerangschikt. Ze zijn niet beperkt tot bakolie. Boter en reuzel bevatten ze ook. Als u ooit bij de dokter een lipidenpaneel heeft gecontroleerd, heeft u in het laboratoriumrapport triglyceridenwaarden gezien.
Om de moleculaire structuur te visualiseren, stel je een hoofdletter “E” voor. De verticale ruggengraat van de E is een glycerol -molecuul. Glycerol is een standaardingrediënt in zepen, cosmetica en farmaceutische producten. Aan deze ruggengraat zijn drie horizontale balken bevestigd. Dit zijn vetzuren, lange ketens van koolstof- en waterstofatomen.
Maar rauwe plantaardige olie gaat niet rechtstreeks in een tank. Hoewel vroege dieselmotoren technisch gezien op ruwe olie konden draaien, waren de resultaten rommelig. Ongeraffineerd vet veroorzaakt operationele hoofdpijn. De olie moet chemische modificatie ondergaan voordat het een levensvatbare brandstof wordt. De meeste industriële faciliteiten gebruiken een proces dat transesterificatie wordt genoemd.
Hier ziet u hoe de biodieselproductie werkt. De olie wordt eerst gezuiverd. Vervolgens wordt het gereageerd met een alcohol, meestal methanol of ethanol. Een katalysator, zoals kaliumhydroxide of natriumhydroxide, versnelt de reactie. Deze chemische ruil breekt de triacylglycerol af. Het scheidt zich in esters en glycerol. De esters zijn wat wij biodiesel noemen. De glycerol is een bijproduct.
De oorsprong van het gebruik van biobrandstoffen
Het idee is niet nieuw. Rudolf Diesel, de naamgever van de motor, had oorspronkelijk plantaardige olie als primaire brandstofbron voor ogen. Een groot deel van zijn vroege ontwikkelingswerk was gericht op biobrandstoffen. Op de Wereldtentoonstelling van 1900 in Parijs demonstreerde Diesel zijn motor die op arachideolie liep. Henry Ford verwachtte ook dat zijn Model T zou werken op ethanol uit maïs.
Petroleum won uiteindelijk. Het bood betere toeleveringsketens, lagere prijzen en een hogere efficiëntie. Niettemin werden plantaardige oliën in de jaren dertig en veertig beperkt gebruikt.
In de jaren zeventig en tachtig kwam het concept weer op de voorgrond in de Verenigde Staten. De Clean Air Act van 1970 gaf de EPA de bevoegdheid om de emissienormen aan te scherpen. Regelgevers richtten zich op zwaveldioxide, koolmonoxide, ozon en stikstofoxiden. Deze regelgeving vereiste schonere brandstoffen en nieuwe brandstofadditieven.
Geopolitiek speelde een grote rol. Het Arabische olie-embargo van 1973-1974 en de Iraanse revolutie van 1978-1979 verstoorden de aanvoer. De binnenlandse productie kon het tempo niet bijhouden. De Amerikaanse import van ruwe olie daalde tijdens het embargo met 30%. De prijzen schoten omhoog. De wereldprijs van ruwe olie steeg van ruwweg $14 per vat begin 1979 naar ruim $35 in januari 1981. De prijzen stabiliseerden zich pas in 1983 en schommelden tussen $28 en $29 per vat.
Onderzoekers gingen op zoek naar alternatieven. In augustus 1982 vond de eerste Internationale Conferentie over Plantaardige en Plantaardige Oliën plaats in Fargo, North Dakota. Onderwerpen varieerden van brandstofkosten tot extractiemethoden.
De wetgeving bleef veranderen. De wijzigingen in de Clean Air Act uit 1990 introduceerden strengere regels voor voertuigemissies. Benzine had een hoger zuurstofgehalte nodig om koolmonoxide te verminderen. Dieselbrandstof had een lager zwavelgehalte nodig.
De Energy Policy Act (EPACT) van 1992 had tot doel het gebruik van alternatieve brandstoffen in overheidsvloten te vergroten. Het probeerde de afhankelijkheid van buitenlandse olie te verminderen. Het EPACT-amendement uit 1998 verduidelijkte dat bestaande dieselvoertuigen van de overheid biodiesel konden gebruiken. Dit werd als een acceptabel alternatief beschouwd voor de aanschaf van speciale voertuigen op alternatieve brandstof.
Nu de regelgeving strenger werd en de olieprijzen volatiel, wonnen petroleumalternatieven aan populariteit. Maar biodiesel is geen perfecte vervanging voor benzine of standaarddiesel. We zullen hierna de voor- en nadelen onderzoeken.
Waarom biodiesel de lucht zuivert
Het milieuargument voor biodiesel bestaat niet alleen uit modewoorden. Het is meetbaar. Biodiesel verbrandt schoner dan standaard petrodiesel. Het breekt sneller af. Het is hernieuwbaar. Dit zijn geen kleine aanpassingen. Het zijn structurele voordelen die ertoe doen als je naar de chemie van uitlaatgassen kijkt.
Emissiewetgeving drijft een groot deel van deze belangstelling. Wetgevers geven om zwavelverbindingen. Ze veroorzaken zure regen. Koolmonoxide is dodelijk. Kooldioxide houdt warmte vast. Er zijn ook de minder zichtbare gevaren: polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s). Deze ringvormige verbindingen houden verband met kanker. Fijn stof doet pijn aan de longen. Onverbrande koolwaterstoffen veroorzaken smog.
Biodiesel speelt in op deze problemen.
Het is de enige biobrandstof die voldoet aan de Clean Air Act-emissietests. Pure B100 vermindert de uitstoot van kooldioxide met 78 procent. Het vermindert de kankerverwekkende eigenschappen van dieselbrandstof met 94 procent. Die gegevens zijn afkomstig van de National Biodiesel Board en het Amerikaanse DOE Office of Transportation Technologies. Dergelijke cijfers verschijnen niet toevallig. Ze zijn het resultaat van specifieke chemische structuren in vetzuurmethylesters.
Opruimen is eenvoudiger (en veiliger)
Er gebeuren lekkages.
Wanneer diesel morst, blijft deze aanwezig. Het blijft hangen in de bodem en het water. Biodiesel wordt vier keer sneller afgebroken dan conventionele diesel. De EPA bevestigt dit. Natuurlijke middelen zoals bacteriën eten het snel op. Als u een tank biodiesel omgooit, is het opruimen beheersbaar. De ecologische schade is beperkt. Dit geldt ook voor mengsels.
Er is ook de veiligheidsfactor. Biodiesel is niet giftig. Het is ongeveer 10 keer minder giftig dan keukenzout. Het vlampunt is hoger. Er is meer warmte nodig om te ontsteken. Dit maakt opslag veiliger. De transportregels zijn minder restrictief. Voor een vrachtwagen die B20 vervoert, hebt u niet dezelfde protocollen voor gevaarlijke stoffen nodig als voor pure petroleumdiesel.
Uw motor zal u dankbaar zijn
Mechanica weten dat brandstof als smeermiddel werkt. Laagzwavelige petroleumdieselstrips zorgen ervoor dat de smering uit het systeem verdwijnt. Het maakt metaal-op-metaal contact kwetsbaar. Biodiesel lost dit op.
Het werkt als een oplosmiddel. Het maakt koolstofafzettingen en smurrie los van de interne onderdelen van de motor. Deze afzettingen kunnen verstoppingen veroorzaken. Biodiesel verwijdert ze. Omdat het geen eigen residu achterlaat, loopt de motor na verloop van tijd schoner. Langdurige slijtage neemt af.
Je hebt geen 100% biodiesel nodig om dit te voelen. Een mengsel van slechts 1% verhoogt de smering van de brandstof met maximaal 65%. Het Amerikaanse DOE Office of Transportation Technology steunt dit cijfer. Minder wrijving betekent minder warmte. Minder warmte betekent een langere levensduur van de componenten. De injectorpompen gaan langer mee. De afdichtingen blijven soepel.
Importafhankelijkheid verminderen
Energiezekerheid is een nationale prioriteit. De VS importeren een enorme hoeveelheid aardolie. Het mondiale aanbod wordt krapper. Prijzen fluctueren als gevolg van geopolitieke instabiliteit. Biodiesel biedt een alternatief.
De meeste Amerikaanse biodiesel is afkomstig van sojaolie. Soja is een belangrijk binnenlands gewas. Het wordt verbouwd in het Midwesten, in staten als Illinois, Iowa en Ohio. Als je de brandstof lokaal produceert, verminder je de afhankelijkheid van buitenlandse olie. Je houdt kapitaal binnen de binnenlandse economie. Het lost niet elk energieprobleem op. Maar het verlicht de vraag. Het biedt een buffer tegen aanbodschokken.
Het gaat hier niet om het morgen vervangen van alle diesel. Het gaat om het toevoegen van een veerkrachtige laag aan de bestaande infrastructuur. Je kunt het met weinig tot geen aanpassingen in vrijwel elke dieselmotor gebruiken. De hardware hoeft niet te veranderen. De brandstof verandert.
De voordelen zijn duidelijk. Schonere lucht. Veiliger hanteren. Betere motorsmering. Binnenlandse productie. Toch zijn er hindernissen. Prestaties bij koud weer. Materiaalcompatibiliteit met oudere afdichtingen. Logistieke toeleveringsketen.
De nadelen en de toekomst
Biodiesel is geen wondermiddel. Het heeft tanden.
Je krijgt zeker schonere deeltjes. Maar de wisselwerking bijt op onverwachte manieren terug. Sommige problemen spelen zich af in de brandstofchemie. Anderen komen voort uit de rommelige realiteit van toeleveringsketens.
Het NOx-probleem
Hier is de eerste hoofdpijn: stikstofoxiden.
Wanneer dieselfabrikanten fijn stof verwijderen, stijgen de NOx-niveaus vaak. Deze uitstoot veroorzaakt smog. Biodiesel is daarop geen uitzondering.
Een deel hiervan is beheersbaar via motortuning. Maar tuning is niet altijd voor iedere bestuurder haalbaar. Onderzoekers zijn op zoek naar technologie om deze NOx-pieken te beperken. Het is een voortdurende strijd.
De oplosmiddelval
Biodiesel werkt als oplosmiddel. Dit is geweldig voor het reinigen van tanks. Het is verschrikkelijk voor oude filters.
Als u met een diesel van vóór 1992 rijdt, let dan op.
De brandstof maakt decennialang vuil in uw leidingen los. Dat slib stroomt vervolgens stroomafwaarts. Het blokkeert je brandstoffilter.
Fabrikanten waarschuwen u om de brandstofpomp onmiddellijk te vervangen wanneer u overschakelt op mengsels met een hoge concentratie. Oudere systemen zijn niet gebouwd voor dit niveau van reinigingskracht.
Erger nog: biodiesel breekt rubber af.
Oude brandstofleidingen? Ze rotten. Zeehonden? Ze lossen op. U moet die rubberen onderdelen vervangen, anders krijgt u lekkage. Veel fabrikanten nemen nu biodiesel op in de garantie. Dat betekent niet dat de onderdelen zullen overleven.
Kracht en efficiëntie getroffen
Verwacht niet dezelfde pit van je pedaal.
Er is een lichte daling in het brandstofverbruik. Ook de macht krijgt een klap. Gemiddeld verliest u ongeveer 10 procent van uw output.
De wiskunde is eenvoudig. Er is ongeveer 1,1 liter biodiesel nodig om de energie van één liter standaarddiesel te evenaren. Je verbrandt meer om dezelfde afstand af te leggen.
De kostenbarrière
Het grotere geheel is waar biodiesel geld kost.
De kosten zijn de voornaamste belemmering. Volgens de EPA kost pure B100 tussen $ 1,95 en $ 3,00 per gallon. B20-mengsels liggen ongeveer 30 tot 40 cent boven de standaard dieselprijzen.
De grondstoffen- en marktvolatiliteit bepalen deze cijfers. Eén week is het goedkoop. Het volgende is een luxeartikel.
Beschikbaarheid: een patchwork-kaart
Je zult biodiesel niet op elk station in alle 50 staten vinden. Maar je kunt het overal krijgen.
Er zijn drie hoofdkanalen:
– Rechtstreeks van de leverancier
– Via petroleumdistributeurs
– Bij openbare pompen
Momenteel brengen 19 producenten die lid zijn van de NBB biodiesel op de markt in de VS. Als u zich buiten de VS bevindt, controleer dan uw plaatselijke biobrandstofagentschap voor stationskaarten.
De schaal van de productie
Hoeveel wordt er eigenlijk gemaakt?
Met zoveel producenten – federaal, particulier, industrieel – is het moeilijk om één enkel duidelijk cijfer vast te stellen. Op dit moment produceren de VS jaarlijks ongeveer 75 miljoen gallons.
De productie is flexibel. Afhankelijk van de vraag kan het op- of afschalen.
Wie gebruikt het eigenlijk?
Wagenparkvoertuigen domineren de markt. De Clean Fuels Alliance rapporteert dat er meer dan 100 vloten op biodiesel rijden.
Kijk naar het rooster:
– Amerikaanse postdienst
– Amerikaanse luchtmacht
– Amerikaanse leger
-NASA
– Amerikaanse ministerie van Energie
– Hertog Energie
– Florida kracht en licht
– Metro-stadsbussen van Cincinnati
Ook het openbaar vervoer springt mee. Toekomstige doelstellingen zijn onder meer scheepsmotoren, landbouwuitrusting en verwarmingssystemen voor woningen.
De politieke rugwind
Het bewustzijn groeit. Biobrandstoffen verschuiven van nichetechnologie naar gesprekken aan de eettafel.
De politieke steun rondom hen neemt toe. Het EPACT-amendement uit 1998 schiep een precedent. Alternatieve brandstoffen zullen binnenkort een noodzaak zijn, en geen keuze.
Het is een voortdurend werk in uitvoering. Of het nu in de schijnwerpers staat van elektrische voertuigen of op de achtergrond blijft, de infrastructuur verhardt langzaam. De motor draait. Het filter verstopt. De kosten fluctueren. Maar het momentum is er.
