مقدمه :
استفاده روز افزون سوختهای فسیلی , افزایش قیمیت محصولات نفتی و کاهش ذخایر موجود محققان را در جهت یافتن منابع جدید انرژی غیر نفتی ترغیب نموده است .در حال حاظر میزان تقریبی حجم ذخایر نفتی به اندازه ای است که چنان چه روند تکیه بر سوختهای فسیلی ادامه یابد در آینده نزدیک جهان با مشکلات زیادی در مورد زیست محیطی و کمبود مواد اولیه مواجه خواهد شد عمده تریت مصرف سوختهای فسیلی در موتور های احترق داخلی میباشد که به دلیل خاصیت آلوده کنندگی زیاد رو به جاگذاشتن ذرات معلق و مضر همچون سرب در هوا باید به دنبال راههای بهینه سازی و جایگزین کردن سوختهای جدید بود .

به عنوان مثال : بنزین که عمده ترین سوخت و نیروی محرکه در خدمت حمل و نقل جهان است . برای بهتر سوزی آن از ماده ای به نام MTBE استفاده میشود که mtbe یک ماده آلی مصنوعی اکسیژن دارا است به عنوان جایگزین آن معرفی و امروزه در ایران و برخی کشورهای جهان به صورت گسترده ای در بنزین های بدون سرب استفاده میشود گه استفاده این مواد در سوخت مزاهای زیادی داشت در دهه 8.9 میلادی مورد مصرف قرار گرفت ولی پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شد که امکان تاثیرات سوئ روی بدن انسان و مضرات زیست محیطی وبده و آلودگی آنها بر روی آبهای زیر زمینی از مهم ترین جنبهای زیست محیطی آن میباشد .

MTBE:

مستطیل ترسیم بوتیلاتریک یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی c5h12o میباشد در دما و فشار استاندارد مایعی بی رنگ , قابل اشتغال و قابل احترق است.جرم ملکولی آن 15188بوده و دارای نقته ذوب -9 درجه سانتی گراد و نقطه جوش 55/2-53/6 درجه سانتی گراد می باشد.چگالی این ماده 758%و 744% گزارش شده است انحلال پذیری mtbe در آب بسیار بالا است 540/mg گزارش شده است.

این ماده به عنوان جایگزین سرب در بنزین قرار گرفت و دارای مزایایی همچون افزایش عدد اکتان بنزین کاهش نشع گاز های آلاینده منتشر از اگزوز خودرو مانند :منو اکسید کربن و ازن , حذف سرب از بنزین ,به همراه تاثیرات بهبود نسبی کیفیت هوا ,تولید آسان و سهولت اخطلاط با بنزین میباشد .
ولی متاسفانه این ماده mtbe از سه طریق خوردن یا آشامیدن ,استنشاق و تماس پوستی میتواند سلامت انسان را تهدید کند . (1)
 

سوختهای الکلی:
استفاده از الکل به عنوان سوخت موتورهای درون سوز به تنهایی یا به صورتی ترکیب با دییگر سوخت ها ,بیشترین توجه را در سالیان اخیر به خود سبب داده است . دلیل آن هم فواید زیست محیطی و اقتصادی دراز مدتی است که نسبت به سوختهای فسیلی دارد
متانل و اتانول برای این منظور مناسب هستند . در حالی که هر دو این الکل ها میتوانند از نفت خام یا گاز طبیعی هم بدست آیند . در این میان اتانول اهمیت بیشتری دارد چرا که بعنوان یک منبع تجدید پذیر به آسانی و از مواد آلی همچون دانه های گیاهی و یا چغندر قند و ......... به دست می آیند .
پیشنهاد و استفاده از الکل جهت استفاده در حمل و نقل و بخصوص در جایگزین نمودن آن با بنزین و گازوییل مطرح شده است
 

        اتانول:
اتانول میتواند از مواد زیر بدست آید :
مواد دور ریختنی گندم ,ذرت آب و پنیر و ...  از نفت خام هم میتوان اتانول را تهیه نمود.

اتانول قابل اشتغال است و بسیار بهتر از سوختهای دیگر میسوزد . وقتی به صورت کامل بسوزد حاصل آن فقط آب و دی اکسید کربن است به همین دلیل سوختی بسیار مناسب برای وسایل نقلیه و اتوبوس ها مصوب میشود . هر چند اتانول خالص به مواد پلاستیکی صدمه میزند و همچنین نمیتوان به صورت خالص در موتورهای اتومبیلها به عنوان سوخت به کار رود .علاوه بر این به دلیل اینکه عدد اکتان اتانول بسیار بالاتر از سوختهای اتومبیلهاست , نیاز دارد که در زمان جرقه دهی (سیستم جرقه اتومبیل) تغیراتی بوجود آید .

یک مخلوط حاوی حداقل ده درصد اتانول و بنزین "گازول" نام دارد (Gasohol) یک نمونه شناخته شده از این ماده به نام E15 شامل درصد اتانول و85 درصد اتانل است. اینچنین مخلوطی برای موتور های اتومبیل معمولی ضرری تدارد .

"E85" برای سوختی است که حاوی 15درصد بنزین و 85درصد اتانول است. اتومبیلهای که از این سوخت استفاده میکند (اکثر خودروهای سبک) به صورت دو سوخته طراحی میشوند به طوری که میتوان از سوختهای معمولی هم استفاده کنند .

        متانول:
متانول نیز به عنوان سوخت در نظر گرفته شده است .بخصوص ترکیب متانول با بنزین مورد توجه بوده است . متانول کمتر از اتانول مورد توجه بوده است .
به این دلیل که استفاده از ماتنول مشکلاتی بیشتری را در پی دارد .در اینجا یکی از نکات قابل توجه و سودمند متانول .تولید آن از متان است (از گاز طبیعی که ارزان است) و همچنین به وسیله تجزیه گرمایی نیز بدست میاید .متانول یک ماده سمی است که موجب آسیب های دائمی از جمله کوری میشود .ناتنول به وسیله نصعید بیشتر,ریسک آتش سوزی و انفجار بالاتری دارد .با همه این اوصاف ,با مخلوط کردن متانول با بنزین در برزیل به کار برده شده است . (2)
 

سوخت هیدروژنی:
در سالیان اخیر توجه به کار ,بر روی هیدروژن به عنوان جایگزین سوختهای معمول افزایش یافته است .
موانع علمی این امر که به موانع اقتصادی آن دامن زده است موجب شده که کمتر از آن به عنوان سوخت یاد شود ولی تحقیقات علمی همچنان ادامه دارد در مقایسه با سوختهای رایج ,هیدروژن حجم بالاتری را به دلیل گاز بودن اشغال میکند یکی از راههای از بین بردن این مشکل بکار بردن اتانول به عنوان حامل هیدرژن است .هیدروژن همراه با اتمهای کربن اتانول حمل میشود و سپس از آن آزاد شده و در اختیار سلول سوختی قرار میگیرد .(این مواد در ماشین های اتانول سوز نیز میسر است .

هیدروژن ,منبع نوید بخشی برای تامین انرژی در سوختهای آینده بشمار می آید ,زیرا میتوان آن را در پیلهای سوختی به کار گرفت .از لحاظ نظری ,پیلهای سوختی بازده تبدیل انرژی بالاتری نسبت به تجهیزات احتراقی کنونی دارند.حتی اگر هیدروژن را به عنوان سوختی احتراقی به کار گیریم, هیچ دی اکسید کربن خروجی مشاهده نخواهیم کرد.به هر حال هیدروژن می باید از دیگر منابع انرژی تولید و جدا وبه گونه ای ایمن استفاده شود.
 

بیودیزل:
بیودیزل (منو اکلیل استر)یک سوخت گازوییلی پاک است که از منابع طبیعی و قابل تجدید مانند روغن های گیاهی ساخته می شود.بیودیزل درست مانند گازوییل نفت در موتورهای احتراقی کار می کند و برای این کار اصولا هیچ گونه تغییر موتوری لازم نیست. بیودیزل ,ظرفیت و دامنه کار گازوییل را حفظ می کند. (4)

استفاده از بیو دیزل در یک موتور گازوییلی معمولی منجر به کاهش اساسی هیدروکربن های نسوخته منو اکسید کربن وذرات معلق میشود .خروج اکسیدهای نیتروژن بسته به سیکل کاری وروش های آزمایشی ,کمی کاهش و یا افزایش می یابد.از به کار بردن این سوخت ,از سهم کربن موجود در ذرات معلق کاسته می شود.

چون اکسیژن موجود در بیودیزل احتراق کامل co2را ممکن می سازد.بخش سولفات از بین می رود زیرا در این سوخت اصلا سولفور وجود ندارد .اما قسمتی محلول یه هیدروکربن به همان صورت باقی می ماند,یه افزایش پیدا می کند .بنابراین بیودیزل با تکنولوژی جدیدی می آید مانند:کاتا لیست ها (که از ذرات محلول گازوییل می کاهند) که کربن جامد و )EGR با کمترین موتور بیشتر می شود ) بسیار خوب کار می کند . بیودیزل طی فرایندی به نام Transesterifiation تولید می شود .

یک نوع از ترکیب بیو دیزلبه نام B 100

        خصوصیات بیودیزل(5)
ویژگی های فیزیکی بیو دیزل بسیار شبیه گازوییل معمولی است. با این حال ویژگیهای خروجی های اگزوز بیودیزل بهتر از گازوییل معمولی است .
در اینجا به ذکر ویژگیهای فیزیکی بیودیزل می پردازیم:

1)  وزن مخصوص

2)  ویسکوزیته 20درجه سلسیوس (سانتی استوک)
3) عددستان (اندسین ستان )

4)  نقطه اتصال فیلتر سرد (درجه سلسیوس)
5)ارزش حرارتی خالص (کیلو ژول در لیتر)

        ویژگی های شیمیایی :
1) تجزیه پذیر بودن و عدم اتمام آن
2) کاهش انتشار آلاینده های اکسید گوگرد و منو اکسید کربن

        معایب :
1) انتشار اکسید های نیتروژن افزایش می یابد
2) در دماهای پایین برای موتور مشکلی بوجود آورد
3) در مقابل اکسیداسیون پایداری نورزد
4) بیودیزل به علت چگالی کم ذراتش معلق است

این سوخت تقریبا ناشناخته است وبرای رسیدن به استفاده ی تجاری گسترده باید موانع گوناگونی بگذرد. بیودیزل با بازارگرمیش احتما لابه عنوان سوخت مورد استفاده در ناوگان اتوبوس و کامیونهای سنگین لحاظ می شود که در ابتدا به صورت ترکیب با گازوییل فسیلی با استیندارد 20 برابر است.

سوختهای سری : p
سری p یک سوخت جدید است که تا کنون جزء سوختهای جایگزین طبقی بندی می شود. سری p مخلوطی از تر کیبا ت سنگین گاز طبیعی شامل پنتان و تر کیبات سنگین تر از آن Pentane  اتانول و حلال های تو لید شده از بیوماس (biomass) مانند متیل تترا هیدروفوران (mtnf )می باشد. از بوتان نیز جهت بر طرف کردن اشکال دید روشن شدن خودرو در هوای سرد استفاده می شود .

سوختهای سری p مایعاتی شفاف ,بیرنگ ,با اکتان 93-89 بوده و در خودرو های انعطاف پذیر در مقابل سوخت قابل استفا ده اند . این سوختها را می توان به صورت خا لص و یا مخلوط با بنزین در هر نسبت دل خواهی مورد استفاده قرار گیرد .mtnf در حال حاضر در مقادیر بسیار محدود از هیدروژناسیون فورفورال (قابل استحصال از خوراکهای بیوماس و نفتی) تولید شده و به عنوان ماده شیمییی صنایی و مصرفی مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند های شرکت Energy corporation pure , خوراکهای لیگنو سلولزی به شکر های 5-6 کربنه تبدبل شده و سپس از طریق روشهای ترمر شیمیا یی و ترمرو تخمیری به اتانول و
Mtnf تبدبل می گردد .

میزان آلایندههای ناشی از سوختهای سری p در مقایسه با بنزین اصلاح ساختار یافته (pfg) ملاحظه می گردد :
-50 در صد کاهش در میزان CO2
-35 در صد کاهش در میزان هیدروکربن ها
-15 درصد کاهش منو اکسید ها
-بیش از 40 درصد کاهش در پتانسیل تشکیل ازن
ودر نهایت سوختهای سری p علیرغم کاهش انتشار آلاینده ها و کاهش وابستگی Argonne به منابع انرژی فسیلی هزینه های تولیدی این سوختها بایستی کاهش یافته تا از لحاظ اقتصادی قابل رقابت با بنزین نسبتا گران باشند.

نتیجه گیری :
با توجه به مزیت این سوختها در مقایسه با سوختهای مرسوم :
1) بالا بودن عدد اکتا ن
2) قابلیت آنها در کاهش آلودگی به واسطه عدم وجود سولفور
3) مقدار کمتر هیدروکربن ها ی نسوخته می باشد .
4) وجود منابع متعدد در جهت تولید و عدم نیاز به تغییر زیاد در ساختار موتور هایی که از این سوختها استفاده می کنند.*

* ناقص بودن برخی از قسمت های مقاله به این سایت مرتبط تمی باشد. نویسندگان محترم می توانند برای رفع این اشکال مقاله خود را مجددا در قالب فابل ورد ارسال نمایند.

» نویسندگان:
        مجتبی نارنج پو

       بهزاد شیرمردی
        شیوا محمودی
        وحیده پزشکیان

» منابع:
        1) پایان نامه :اثرات آلودگیMTBE در منابع آب , محمد کوشا فر
        2) پایان نامه : سوختی برای آینده نویسنده سید فخرالدین افضلی
        3) سایت دانشگاه اکسفورد
        4) مر کز اطلاعاتی سوختهای جایگزین AFDC