Ученые ТПУ предложили способ подбирать состав биодизеля из рапса, льна и сафлора

Оптимальная смесь из 90 % рапсового, 5 % льняного и 5 % сафлорового масла, по данным исследования, даёт биодизель, соответствующий стандарту EN 14214, без химических добавок.

Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с коллегами предложили подход, который позволяет подбирать свойства биодизеля на основе растительных масел. По словам исследователей, в перспективе это может помочь создать экономически эффективную стратегию производства биодизеля с заданными характеристиками без химических добавок. Результаты опубликованы в журнале Bioresource Technology Reports. Проект поддержан грантом Минобрнауки РФ (№ 075-15-2025-572).

Главная проблема коммерческого биодизеля — состав жирных кислот сырья. От него зависят низкотемпературность, окислительная стабильность, удельная теплота сгорания и вязкость топлива. Переэтерификация этот состав не меняет. При этом в большинстве исследований масла выбирают по доступности в регионе и стоимости, а не по свойствам топлива. Предварительное смешивание масел учёные считают перспективным способом: сочетание сырья с разными профилями жирных кислот позволяет улучшить свойства.

В работе использовали нерафинированные рапсовое, льняное и сафлоровое масла. Рапсовое даёт биодизель с высоким цетановым числом, льняное снижает вязкость, а сафлоровое даёт топливо со свойствами между рапсовым и льняным. Масла смешивали в бинарных (50/50 и 30/70 мас.%) и тройных (25/25/50 и 33/33/33 мас.%) составах, затем проводили переэтерификацию на экспериментальной установке, разработанной в ТПУ. Метанол использовали как спиртовой катализатор, гидроксид калия — как щелочной. Реакция шла 60 минут при 800 оборотах в минуту и температуре 55 ± 1 °C.

Свойства измерили для 14 составов, включая топлива из чистых масел, бинарных и тройных смесей. На основе данных построили восемь моделей линейной регрессии, точность которых, по словам учёных, подтверждена статистической проверкой. Выход метиловых эфиров жирных кислот составил от 96,8 % до 99,2 %, что соответствует минимальным требованиям EN 14214. Минорные жирные кислоты заметно влияют на вязкость и низкотемпературные свойства.

Многокритериальная оптимизация по восьми параметрам дала оптимальное соотношение сырья: 90 мас.% рапса, 5 мас.% льна и 5 мас.% сафлора. Алгоритм, по словам исследователей, можно встроить в автоматизированные системы управления сырьём, чтобы корректировать рецептуру при колебаниях цен и качества сырья. По оценке учёных, использование масел, доступных в регионе, снижает логистические затраты на 10–15 % по сравнению с импортным сырьём. Модель можно адаптировать к другим региональным комбинациям масел.

В исследовании участвовали сотрудники Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и Института теплофизики им. Кутателадзе СО РАН.

Томский политех