Warum die Rohstoffaufbereitung die Produktqualität bestimmt
Eine Rohstoffbewertung hilft dabei festzustellen, welche Aufbereitungsschritte der gewählte Prozess erfordert. Eine dedizierte Vorbehandlung ist nicht für jedes eingehende Öl zwingend erforderlich.
Phospholipide und Produktqualität
Rohpflanzenöle enthalten Phospholipide, auch als Phosphatide oder Schleimstoffe bezeichnet, in Mengen, die je nach Kulturpflanzenquelle und vorheriger Handhabung variieren. Bestimmte Phospholipide, insbesondere die Calcium- und Magnesiumsalze der Phosphatidsäure und Lysophosphatidsäure, sind starke Emulgatoren, die die nachgelagerte Phasentrennung beeinträchtigen können, wenn sie während der alkalischen Neutralisation im Öl verbleiben. ASTM D6751, wie in der AFDC-Spezifikationstabelle zusammengefasst, begrenzt den Phosphorgehalt in fertigem B100 für alle Güteklassen auf 0,001 Masseprozent, geprüft nach ASTM D4951. Der NREL-Bericht beschreibt die Phosphorreduzierung bei der konventionellen Sojaöl-Verarbeitung, einschließlich des Übergangs in die Glycerolfraktion und der Entfernung beim Waschen mit Wasser. Diese Beobachtung belegt nicht, dass jeder Rohfeedstock oder jede Produktionsroute den Grenzwert für den fertigen Kraftstoff einhalten wird.
Das Entschleimungsverfahren
Die Entschleimung wandelt hydrophile Phospholipide in eine abtrennbare, hydratisierte Form um. Bei der Wasserentschleimung, dem Vermischen von Rohöl mit einem geringen Wasseranteil unter mechanischer Durchmischung bei mäßiger Temperatur, wird ein Teil der Phospholipide hydratisiert, sodass sie im Öl unlöslich werden und durch Absetzen, Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden können. Ein Teil der Phosphatide ist jedoch allein durch Wasserkontakt nicht hydratisierbar. Die Säureentschleimung mit Phosphor- oder Zitronensäure behandelt den nicht hydratisierbaren Anteil. Die gewählte Behandlung beeinflusst auch die mögliche Nutzung der abgetrennten Schleimfraktion. Das Ausmaß der Schleimentfernung hängt von der Stärke der Säurebehandlung und der Beschaffenheit des Öls ab.
Filtration bei der Rohstoffaufbereitung
Die Filtration trennt suspendierte feste Verunreinigungen, wie Saatbruchstücke und Schrotfeinanteile, vom Öl ab. Rohstofffiltration und Endproduktfiltration dienen unterschiedlichen Zwecken, weshalb eine für eine Stufe angegebene Filterfeinheit nicht automatisch für eine andere Stufe geeignet ist. Die Filterauswahl hängt vom Eingangsmaterial sowie von den Anlagen- und Produktanforderungen ab. Tierische Fette müssen möglicherweise beheizt gehandhabt werden, um pumpfähig zu bleiben, doch eine allgemeingültige Filtrationstemperatur oder Porengröße lässt sich aus einem einführenden Produktionsbeispiel nicht ableiten. Die Filtration ersetzt auch nicht die gesonderte Beurteilung des Gehalts an Wasser, freien Fettsäuren und Phospholipiden.
Freie Fettsäuren und ihre Wechselwirkung mit der Vorbehandlung
Freie Fettsäuren stellen eine andere Herausforderung dar als Phospholipide. Bei einem basenkatalysierten Verfahren reagieren freie Fettsäuren mit dem alkalischen Material zu Seife, wodurch die für die Umesterung verfügbare Base verringert und die Phasentrennung erschwert wird. Die säurekatalysierte Veresterung ist eine Möglichkeit, freie Fettsäuren vor einer basenkatalysierten Stufe in Ester umzuwandeln. Diese Reaktion unterscheidet sich von der Umesterung von Triglyceriden. Der geeignete Vorbehandlungsweg hängt von den gemessenen Rohstoffeigenschaften und dem Prozessdesign ab, nicht allein davon, ob das Material als Pflanzenöl, tierisches Fett oder aufbereitetes Altspeisefett vermarktet wird.
Relevanz für den Betreiber und Qualitätsüberwachung
Da Pflanzenöle und tierische Fette hinsichtlich ihrer Fettsäureprofile, ihres Phospholipidgehalts, ihrer Gehalte an freien Fettsäuren und ihrer Verunreinigungen variieren, kann die Vorbehandlung nicht einmalig ausgelegt und einheitlich auf jeden Rohstoff angewendet werden. Hochwertiger Biodiesel wurde auch aus rohem Sojaöl hergestellt, doch die Verwendung von teilweise oder vollständig raffiniertem Öl vereinfacht den Produktionsprozess. Unterschiedliche Qualitätsprobleme werden durch unterschiedliche Grundoperationen angegangen. Eingangsbewertung, Vorbehandlung und Fertigkraftstoffprüfung müssen daher gemeinsam betrachtet werden. Der in ASTM D6751 referenzierte Phosphortest (ASTM D4951) liefert die abschließende Bestätigung, dass der fertige Biodiesel den in der AFDC-Zusammenfassung dieser Norm für alle Güteklassen festgelegten Phosphorgrenzwert von 0,001 Masseprozent einhält.