Wpływ metali nieżelaznych na stabilność oksydacyjną paliw do silników o zapłonie samoczynnym

Wraz z szybkim wzrostem światowej gospodarki zapotrzebowanie na energię zaczęło gwałtownie rosnąć. Wzrost ten powoduje nadmierne wykorzystanie światowych zasobów paliw kopalnych. Aby poradzić sobie ze zwiększonym zapotrzebowaniem na energię, od wielu lat prowadzone są szerokie badania w dziedzinie paliw alternatywnych, a w szczególności nad biodieslem, który jest dobrym zamiennikiem oleju napędowego pochodzenia naftowego. Biodiesel ma lepsze właściwości paliwowe niż olej napędowy z ropy naftowej, ponieważ jest on odnawialny, z natury nietoksyczny i zasadniczo wolny od siarki i związków aromatycznych. Może być stosowany w dowolnym silniku wysokoprężnym bez jego modyfikacji. Jedną z wad paliw z zawartością bioestrów i biodiesli jest to, że są one podatne na utlenianie, które może wywołać polimeryzację bioestru, w wyniku czego powstaną nierozpuszczalne osady, blokujące filtry paliwowe. Kwaśne produkty reakcji utleniania bioestrów mogą powodować korozję układu napędowego. Niniejszy artykuł dotyczy oceny stabilności oksydacyjnej paliw do silników z zapłonem samoczynnym z zawartością bioestrów w kontakcie dynamicznym z metalami nieżelaznymi. Europejska norma dotycząca paliw do silników z zapłonem samoczynnym PN-EN 590+A1:2017-06 wymaga określenia stabilności oksydacyjnej w 110°C metodą Rancimat (PN-EN 15751), zakładając minimalny czas indukcji 20 h. Stwierdzono negatywny wpływ metali na stabilność oksydacyjną. Ich dynamiczny kontakt z paliwem do silników o zapłonie samoczynnym zawierającym bioestry wielokrotnie przyspieszał proces utleniania, potwierdzając fakt, że metale mają katalityczny wpływ na ich stabilność oksydacyjną. Najsilniejszy negatywny wpływ na stabilność oksydacyjną miały miedź i ołów. Wykazano zależność stabilności utleniania od rodzaju metalu i czasu dynamicznego kontaktu.

With the global economy experiencing rapid growth, energy demands are rising at a very high rate, thus resulting in excessive utilisation of fossil fuel resources. To cope with the energy demand, extensive research is carried out in the field of alternative fuels. Biodiesel fuel has better fuel properties compared to petroleum diesel – it is renewable, non-toxic in nature and essentially free of sulphur and aromatics and can be used in any diesel engine without modification. One drawback of biodiesel is that it is susceptible to oxidation that can induce polymerization of the ester and can form insoluble gums and sediments that are known to cause fuel filter plugging. The present paper deals with the evaluation of the oxidation stability of biodiesel in dynamic contact with metals. The paper also investigates the impact of nonferrous metals on the oxidation stability of various biofuel sources. The European diesel standard PN-EN 590 calls for determining oxidation stability at 110°C with a minimum induction time of 20 h with the use of the Rancimat method (PN-EN 15751). A negative effect of metals on oxidation stability was found. Metals have a catalytic effect on biodiesel stability. Even small concentrations of metal contaminants showed nearly the same impact on oxidation stability as large amounts. The strongest negative effect on oxidation stability was demonstrated by copper and lead. The dependence of oxidation stability on the type of metal and time of dynamic contact was shown.