Warum Kaltfließeigenschaften von Bedeutung sind
Biodiesel kann bei sinkenden Temperaturen kristallisieren, wobei sich diese Kristalle zusammenballen und Kraftstofffilter verstopfen können, was letztlich den Betrieb von Motoren oder Brennern verhindert. Ein fundiertes Verständnis der verschiedenen Kaltfließmessgrößen, Trübungspunkt, Kältefilterverstopfungspunkt (CFPP) und Kalteinweich-Filtrierbarkeit, hilft Betreibern dabei, Qualitätszertifikate zu interpretieren, Temperatursicherheitsmargen für die Lagerung festzulegen sowie geeignete Misch- oder Additivstrategien zu wählen.
Messung des Trübungspunkts
Der Trübungspunkt ist die Temperatur, bei der beim systematischen Abkühlen einer Kraftstoffprobe erstmals kleine feste Kristalle visuell erkennbar werden. Er wird nach ASTM D2500 oder nach der automatisierten optischen Alternative ASTM D5773 gemessen, die ein Peltier-Kühlelement und eine kontinuierliche optische Erkennung einsetzt. Für B100 legt ASTM D6751 keinen Grenzwert für Bestehen oder Nichtbestehen fest, es wird lediglich verlangt, dass der Wert dem Kunden mitgeteilt wird. Diese Meldepflicht spiegelt den Umstand wider, dass der Trübungspunkt je nach Rohstoffzusammensetzung erheblich variiert, der gemessene Trübungspunkt hängt vom tatsächlichen Kraftstoff ab, sodass ein allgemeiner Rohstoffbereich keinen Annahme-Grenzwert darstellt.
Kältefilterverstopfungspunkt
Der CFPP charakterisiert die Filtrierbarkeit bei niedrigen Temperaturen anhand eines vorgeschriebenen Verfahrens aus Abkühlung, Filtration und Endpunktbestimmung. Die ausgewiesene Temperatur ist ein Prüfergebnis und keine garantierte Mindestbetriebstemperatur für jedes Kraftstoffsystem. Er ist besonders nützlich zur Beurteilung der Wirksamkeit von Tieftemperatur-Fließverbesserungsadditiven, die den CFPP sowie das verwandte Ergebnis des Tieftemperatur-Fließtests (LTFT) senken können, ohne den Trübungspunkt nennenswert zu verändern. Bei mit Additiven behandelten Biodieselblends kann der CFPP oder LTFT daher ein besserer Indikator für die tatsächliche Tieftemperaturbetriebsfähigkeit sein als der Trübungspunkt allein. Der NREL-Leitfaden beschreibt die Grenzen der Additivbehandlung für B100, die Leistungsfähigkeit muss für den tatsächlichen Kraftstoff und das tatsächliche Additiv bestätigt werden und darf nicht aus Ergebnissen für eine verdünnte Mischung abgeleitet werden.
Kalteinweich-Filtrierbarkeit
Die Kalteinweich-Filtrierbarkeit wurde in ASTM D6751 aufgenommen, nachdem Daten zeigten, dass bestimmtes B100 beim Einmischen in Dieselkraftstoff bis zu B20 Ausfällungen bei Temperaturen oberhalb des Trübungspunkts der fertigen Mischung bilden kann. Die Kalteinweich-Anforderung prüft diese Filtrierbarkeitsproblematik unter festgelegten Prüfbedingungen, das Bestehen der Prüfung garantiert nicht, dass unter allen zukünftigen Lagerungs- oder Betriebsbedingungen keine Ausfällungen auftreten. Gemäß der AFDC-Zusammenfassung von ASTM D6751 gilt für Güte 1-B ein Höchstwert von 200 Sekunden und für Güte 2-B ein Höchstwert von 360 Sekunden (gemessen nach D7501). Güte 1-B enthält darüber hinaus ganzjährige Monoglycerid-Grenzwerte, die dazu bestimmt sind, Spurenbestandteile zu minimieren, die zur Bildung von Tieftemperatur-Ausfällungen beitragen. Die aktuellen Spezifikationswerte sind anhand der jeweils neuesten Ausgabe von ASTM D6751 zu bestätigen.
Gemeinsame Interpretation der Prüfverfahren
Die drei Messgrößen erfassen unterschiedliche Versagensmechanismen. Der Trübungspunkt zeigt den Beginn der Kristallisation an. CFPP und LTFT verwenden unterschiedliche standardisierte Abkühl- und Filtrationsverfahren. Ihr Zusammenhang mit der Feldleistung hängt vom tatsächlichen Kraftstoffsystem, den Betriebsbedingungen und etwaigen Additiven ab. Die Kalteinweich-Filtrierbarkeit erfasst ein eigenständiges Phänomen: die Ausfällung bestimmter Bestandteile bei Temperaturen oberhalb des Trübungspunkts einer Mischung. Eine vollständige Tieftemperaturbewertung berücksichtigt daher alle relevanten Messgrößen. Die Anhänge von ASTM D975 und ASTM D7467 enthalten Hinweise zur Interpretation dieser Prüfungen im Verhältnis zu den regionalen Mindestumgebungstemperaturen des zehnten Perzentils.
Praktische Hinweise für Betreiber
Lagerungs- und Umschlaganlagen sind anhand der gemessenen Kaltfließeigenschaften des tatsächlichen Kraftstoffs und der zu erwartenden Bedingungen zu beurteilen. Eine allgemeine Temperaturmarge oder der Umstand, dass ein Tank unterirdisch liegt, begründet keinen zuverlässigen Betrieb. Das Mischen mit einem geeigneten Erdölkraftstoff mit niedrigerem Trübungspunkt oder die Verwendung eines kompatiblen Additivs kann das Kaltfließverhalten verändern, jedoch hängen die Ergebnisse von den Komponenten, dem Mischungsverhältnis und der Behandlung ab. Die fertige Mischung ist mit für den vorgesehenen Einsatzzweck geeigneten Verfahren zu prüfen, und ein Laborergebnis ist von einer Garantie für jeden Filter, jede Leitung, jeden Tank oder jeden Motor zu unterscheiden.