زيت الانحلال الحراري، المعروف أيضاً باسم النفط الحيوي أو النفط الحيوي، هو خليط معقد مشتق من التحلل الحراري للكتلة الحيوية في غياب الأكسجين.ويتميز بمحتواه العالي من الأكسجين والمحتوى المائي ومجموعة كبيرة من المركبات العضوية.تنبع الشوائب في زيت الانحلال الحراري من تركيبته المعقدة، والتي تشمل الهيدروكربونات المؤكسدة والماء ومركبات كيميائية مختلفة.وتساهم هذه الشوائب في طبيعته المسببة للتآكل وعدم استقراره وخصائصه المميزة التي تميزه عن المنتجات البترولية التقليدية.ويُعد فهم هذه الشوائب أمرًا بالغ الأهمية لتقييم إمكاناته كوقود أو كمادة وسيطة كيميائية.
شرح النقاط الرئيسية:
-
المحتوى المائي العالي (20-30% بالوزن الواط):
- يحتوي زيت الانحلال الحراري على نسبة كبيرة من الماء، تتراوح عادةً من 20% إلى 30% بالوزن.هذا المحتوى المائي العالي هو نتيجة للرطوبة الموجودة في المادة الأولية للكتلة الحيوية وتكوين الماء أثناء عملية الانحلال الحراري.
- ويقلل وجود الماء من قيمة تسخين الزيت، مما يجعله أقل كثافة في الطاقة مقارنة بالوقود الأحفوري.كما أنه يساهم في عدم استقرار النفط، حيث يمكن للماء أن يعزز انفصال الطور والتفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تدهور النفط بمرور الوقت.
-
الهيدروكربونات المؤكسدة:
- زيت الانحلال الحراري غني بالمركبات العضوية المؤكسدة، وهي المسؤولة عن محتواه العالي من الأكسجين (حتى 40% من الوزن).تشمل هذه المركبات جزيئات منخفضة الوزن الجزيئي مثل الفورمالديهايد وحمض الأسيتيك والميثانول، بالإضافة إلى جزيئات أكثر تعقيدًا مثل الفينولات والسكريات غير المائية والسكريات قليلة الأكسجين.
- إن الطبيعة المؤكسدة لهذه المركبات تجعل زيت الانحلال الحراري شديد التفاعل، مما يؤدي إلى مشاكل مثل عدم الاستقرار الحراري والبلمرة والتآكل.هذه الخصائص تجعل من الصعب تخزينها ونقلها دون تدهور.
-
الهيدروكربونات العطرية والأليفاتية:
- يحتوي الزيت على مزيج من الهيدروكربونات العطرية والأليفاتية المشتقة من تكسير اللجنين والسليلوز والهيميسليلوز في الكتلة الحيوية.وتنتشر المركبات العطرية بشكل خاص، مما يساهم في الرائحة الدخانية للزيت ولونه البني الداكن.
- هذه الهيدروكربونات، على الرغم من تشابهها مع تلك الموجودة في البترول، إلا أنها غالبًا ما تكون أكثر تعقيدًا وأقل استقرارًا بسبب وجود مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين.
-
محتوى الكبريت:
- يحتوي زيت الانحلال الحراري على نسبة كبريت أعلى مقارنةً بوقود الديزل التقليدي.ومركبات الكبريت هي شوائب يمكن أن تنشأ من المادة الأولية للكتلة الحيوية أو تتشكل أثناء عملية الانحلال الحراري.
- ويعد المحتوى العالي من الكبريت غير مرغوب فيه لأنه يساهم في تلوث البيئة عند احتراق الزيت، مما ينتج عنه ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، وهو ملوث هواء ضار.
-
عدم الاستقرار الحراري والبلمرة:
- زيت التحلل الحراري غير مستقر حرارياً وعرضة للبلمرة، خاصةً عند تعرضه للهواء أو درجات حرارة مرتفعة.ويرجع عدم الاستقرار هذا إلى وجود مركبات مؤكسدة تفاعلية وهيدروكربونات غير مشبعة.
- وبمرور الوقت، يخضع الزيت لتفاعلات التكثيف، مما يؤدي إلى زيادة اللزوجة وتكوين جزيئات أثقل.وهذا يجعل من الصعب إعادة تبخير الزيت أو تكريره لمزيد من الاستخدام.
-
الطبيعة المسببة للتآكل:
- إن الحموضة العالية لزيت الانحلال الحراري، التي ترجع في المقام الأول إلى وجود الأحماض العضوية مثل حمض الأسيتيك، تجعله أكّالاً للمعادن والمواد الأخرى.ويشكل هذا التآكل تحديات في التخزين والمناولة وتوافق المعدات.
- وتحد الطبيعة المسببة للتآكل أيضًا من الاستخدام المباشر لزيت الانحلال الحراري في المحركات أو التوربينات دون معالجة أو ترقية مسبقة.
-
عدم وجود معايير موحدة:
- نظرًا للإنتاج المحدود والاستخدام التجاري المحدود لزيت الانحلال الحراري، هناك عدد قليل من المعايير المحددة لجودته وتكوينه.ويُعد معيار ASTM أحد المراجع القليلة المتاحة، لكنه لا يتناول جميع الشوائب وخصائص زيت الانحلال الحراري بشكل شامل.
- ويجعل عدم وجود معيار موحد من الصعب مقارنة دفعات مختلفة من زيت الانحلال الحراري أو ضمان جودة متسقة للتطبيقات الصناعية.
وباختصار، تنشأ الشوائب في زيت الانحلال الحراري من تركيبته المعقدة، والتي تشمل الماء والهيدروكربونات المؤكسدة ومركبات الكبريت والجزيئات العضوية التفاعلية.وتساهم هذه الشوائب في خصائصه المميزة، مثل التآكل العالي، وعدم الاستقرار الحراري، وانخفاض كثافة الطاقة.ومن الضروري معالجة هذه الشوائب من خلال التكرير أو التحسين أو المزج مع أنواع الوقود الأخرى لتحسين قابلية استخدام زيت الانحلال الحراري كمصدر للطاقة المتجددة.
جدول ملخص:
| النجاسة | الوصف | التأثير |
|---|---|---|
| المحتوى المائي العالي (20-30%) | ينتج عن رطوبة الكتلة الحيوية وعملية الانحلال الحراري | يقلل من قيمة التسخين، ويعزز عدم الاستقرار، ويسبب انفصال الطور |
| الهيدروكربونات المؤكسدة | تشمل الفورمالديهايد وحمض الأسيتيك والفينولات | تسبب عدم الاستقرار الحراري والبلمرة والتآكل |
| الهيدروكربونات العطرية/الهيدروكربونات الأليفاتية | مشتقة من تكسير اللجنين والسليلوز والهيميسليلوز | يساهم في الرائحة الدخانية، واللون الداكن، وانخفاض الثبات |
| محتوى الكبريت | أعلى من وقود الديزل التقليدي | ينتج انبعاثات SO₂ الضارة أثناء الاحتراق |
| عدم الاستقرار الحراري | تؤدي المركبات التفاعلية إلى البلمرة وزيادة اللزوجة | يجعل التخزين والنقل والتكرير أمرًا صعبًا |
| الطبيعة المسببة للتآكل | حموضة عالية من الأحماض العضوية مثل حمض الأسيتيك | يتلف معدات التخزين والمناولة ويحد من الاستخدام المباشر |
| الافتقار إلى التوحيد القياسي | قلة معايير الجودة المحددة لزيت الانحلال الحراري | يعيق اتساق الجودة والاستخدام الصناعي |
تعرف على المزيد عن زيت الانحلال الحراري وكيفية مواجهة تحدياته- اتصل بخبرائنا اليوم !
