IMPORTANTA UTILIZARII COMPUSILOR OXIGENATI CA SUBSTITUENTI IN BENZINELE ECOLOGICE

Dezvoltarea economica si sociala necesita atragerea in circuitul economic a unor resurse naturale neregenerabile disponibile in cantitati finite. Dezvoltarea productiei materiale din ultimele decenii, concomitent cu cresterea populatiei si, respectiv, a cerintelor de energie de materii prime pentru industrie si de produse alimentare, au accentuat conflictul om-natura, dintre procesele de dezvoltare economico-sociala si resursele naturale, cu urmari tot mai ingrijoratoare asupra echilibrului ecologic al planetei.

Una dintre cele mai mari provocari ale societatii noastre in secolul 21 este reconcilierea transportului cu mediul inconjurator. Prejudiciile aduse mediului inconjurator ca urmare a activitatilor de transport vor constitui o preocupare crescanda in viitor. Transporturile, mai ales cele rutiere si urbane, au un impact negativ, care tinde, din ce in ce mai mult, sa fie perceput ca atare si in Romania. Principalele consecinte negative sunt zgomotul, poluarea (in special, cea generata de motoarele cu combustie), consumarea unei energii nerecuperabile, riscurile unor accidente tehnologice majore, ploile acide, intruziunea vizuala, etc.

Politica de transport este una dintre politicile europene cele mai afectate de masurile ecologice, date fiind ratele inalte si in continua crestere ale daunelor cauzate de acest sector asupra mediului. In prezent, se efectueaza studii ample, derivate din atentia tot mai mare pe care factorii de decizie din Uniunea Europeana o acorda relatiei mediu-transporturi. Se subliniaza astfel importanta promovarii unei politici de mediu durabile in domeniul transporturilor in vederea diminuarii impactului acestuia asupra mediului in ansamblu si a sporirii contributiilor pe care un sistem modern de transporturi le poate aduce la reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera, la protejarea stratului de ozon sau la infaptuirea importantelor obiective ale protocoalelor privind prevenirea poluarii transfrontaliere la mare distanta a aerului etc.

Uniunea Europeana se afla in centrul eforturilor internationale pentru combaterea schimbarilor climatice si trebuie sa realizeze reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera pe care si-a asumat-o in conformitate cu Protocolul de la Kyoto [1].

Comisia a propus in ianuarie 2007 UE va urmari, in contextul negocierilor internationale, realizarea obiectivului reducerii cu 30% a emisiilor de gaze cu efect de sera pana in 2020 de catre tarile dezvoltate (in comparatie cu nivelurile din 1990)" si ca "UE ar trebui deja sa isi asume un angajament ferm de a obtine o reducere de cel putin 20% a emisiilor de de gaze cu efect de sera pana in 2020 (in comparatie cu nivelurile din 1990)".

Autoturismele sunt o parte importanta din viata cotidiana a unui numar mare de europeni iar industria de autoturisme este o sursa semnificativa de ocupare a fortei de munca si de crestere in numeroase regiuni ale Uniunii Europeane. Cu toate acestea, folosirea autoturismelor are impact semnificativ asupra schimbarilor climatice, circa 12% din emisiile totale din Uniunea Europeana fiind reprezentate de dioxidul de carbon (CO ), principalul gaz cu efect de sera, care provine de la arderea combustibilul consumat de autoturisme. Desi s-au inregistrat imbunatatiri semnificative in tehnologia vehiculelor, in special in eficienta combustibilului, ceea cea inseamna, de asemenea, si emisii mai reduse de CO , acest lucru nu a fost suficient pentru a neutraliza efectul traficului crescut si a dimensiunilor mai mari ale autoturismelor. In timp ce UE si-a redus, pe ansamblu, emisiile de gaze cu efect de sera cu doar 5% in perioada 1990-2004, emisiile de CO provenite din transportul rutier au crescut cu 26%. Contributia transporturilor auto la poluarea atmosferei este prezentata in figura 1.1 [2].

CO=monoxid de carbon   NOx=oxizi de azot

COV=compusi organici volatili CO dioxid de carbon

Figura 1.1. Contributia transporturilor la poluarea atmosferei

Combustibilii fosili (carbunii, petrolul si gazele naturale) vor continua sa domine piata energetica, acoperind peste 80% din cererea de resurse energetice, iar combustibilii petrolieri sunt cei mai utilizati in sectorul de transport auto. Petrolul, care constituie inca cea mai convenabila sursa de componenti pentru combustibili va cunoaste o crestere a cererii de la 92 mil. barili/zi in anul 2010 la 118 mil. barili/zi.

Din figura 1.2 se observa o crestere a consumului de petrol cu 32% in 2030 fata de 2003, din care cea mai mare parte este destinata combustibililor pentru transport [3].

Figura 1.2. Consumul de petrol pe sectoare de activitate intre 2003 si 2030

Consumul mondial de combustibili petrolieri cunoaste o dinamica continua, iar situatia pe regiuni este diferita. Estimarile pentru 2030 precizeaza urmatoarele aspecte [4]:

• cererea globala de produse va creste cu cca 30% ceea ce corespunde cresterii de la 23 mil. barili/zi la 105 mil. barili/zi;
• cresterea medie anuala este de cca 1,7 %/an;
• cererea cea mai importanta (cca 44% din total) se va inregistra in zona Asia-Pacific (China si India, acumuland cca 32 %);
• America va ocupa locul al doilea, cu peste 30 % din total;
• cresterea cererii in Europa Occidentala va fi de 0,4 % an, ceea ce reprezinta numai 0,8 mil. barili/zi;
• cererea de benzina arata o crestere de 1,5 % an, ceea ce reprezinta la o crestere de 5,2 mil. barili/zi; cresterea substantiala o inregistreaza consumul de benzina din America de Nord (38%);
• cererea de benzina in America de Nord va reprezenta 46% din cererea mondiala la nivelulul anului 2030;
• in Europa Occidentala consumul de benzina este in regres, raportul benzina/motorina diesel ajungand la 0,35, in timp ce in America de Nord acest raport este estimat la valoarea de 3.

In Romania, zacamintele de hidrocarburi au un caracter limitat, avand in vedere ca are loc un declin al productiei interne, in conditiile in care nu au mai fost descoperite noi zacaminte cu potential important. Zacamintele de titei si gaze naturale sunt limitate, iar dupa 1990 productia interna este in declin. Rezervele actuale de titei sunt estimate la 73,7 mil. tone. Productia de titei a scazut de la 14,7 mil.tone in 1976 (anul cu productia de varf) la 5,2 mil. tone in 2005. Rezervele actuale de gaze naturale sunt estimate la 184,9 mld.m³. Productia de gaze naturale a scazut la 12,9 mld.m³ in anul 2005, ceea ce a reprezentat 71,4% din consumul anual total de gaze naturale.

In ceea ce priveste rafinarea petrolului si a produselor petroliere, modificari semnificative sunt asteptate a se produce din mers in viitorii ani. Indeplinirea cerintelor de calitate pentru produsele fabricate si in ultima instanta a existentei rafinariilor ca entitati vor necesita eforturi suplimentere si continue din partea fiecarei rafinarii. Tehnologii individuale mai eficiente, catalizatori mai performanti, o mai buna reformulare a combustibililor finiti, asociate cu o mai buna planificare si o abordare flexibila, manageriala a cerintelor si costurilor, vor conduce la reusite depline in ceea ce priveste activitatea de rafinare.

In figura 1.3 se prezinta dinamica productiei de combustibili auto fabricati in Romania, inclusiv ponderea anuala a combustibililor de tip euro, pana in anul 2010 [4].

Figura 1.3 Dinamica productiei de benzina

Cresterea necesarului de combustibili petrolieri si a costurilor acestora in perspectiva anului 2007, caracterul neregenerabil si repartizarea neuniforma a rezervelor de petrol pe glob, precum si restrictiile impuse de conservarea mediului ambiant, au impulsionat cercetarile desfasurate in vederea obtinerii si utilizarii unor noi surse de combustibili neconventionali, care sa permita substituirea, cel putin partiala a benzinelor si motorinelor clasice.

Preocuparile existente pe plan mondial in acest scop vizeaza, in special, urmatoarele cai:

• obtinerea de combustibili "curati";
• obtinerea de combustibili pe baza de hidrocarburi rezultate din sisturi bituminoase si nisipuri asfaltice;
• utilizarea gazelor naturale drept combustibili auto;
• obtinerea benzinelor sintetice prin chimizarea gazelor naturale, a carbunelui si a biomaselor;
• fabricarea de benzine sintetice pe baza de metanol, etanol si chiar direct din biomase;
• obtinerea de carburanti de biosinteza prin cultivarea de ,,plante energetice";
• utilizarea hidrogenului ca viitor combustibil auto;
• utilizarea de compusi organici oxigenati.
• compozitia rezervoarelor cu benzina din Europa si America de Nord se afla intr-o continua tranzitie.

Tipuri de compusi organici oxigenati si proprietatile lor

Cresterea gradului de poluare si a problemelor legate de mediu si, ulterior, aparitia unor reglementari mai stricte cu privire la gaze de esapament de combustibil au dus la modificari progresive in copompozitia benzinelor. Impactul proprietatilor chimice si fizice asupra sanatatii umane, asupra calitatii aerului si a mediului inconjurator, este problema de cea mai mare relevanta pentru definirea corecta a standardelor de calitate, care ar putea chiar afecta rezultatul final al legislatiei mediului. Pe langa celelalte probleme, nivelurile stabilite pentru Presiunea vapori Reid (RVP), olefine usoare si compusi oxigenati vor fi de mare interes pentru rafinarii.

Legislatiile viitoare propuse de Uniunea Europeana cu privire la combustibilii pentru motoare vor avea o influienta majora asupra programului de extindere a folosirii benzinelor reformulate in Europa.

Benzinele reformulate sunt benzine normale care sunt amestecate pentru a reduce emisiile de compusi organici volatili (COV) si emisiile toxice relative benzinelor conventionale. Benzinele sunt amestecate cu aditivi ce au in compozitia lor oxigen. Compusii oxigenati imbunatatesc eficienta arderii hidrocarburilor din benzine si reduc emisiile de monoxid de carbon (CO). De asemenea datorita volatilitatii reduse si a caracteristicilor atmosferice in comparatie cu hidrocarburile constituiente ale benzinelor de rafinarie, ajuta la reducerea ozonului atmosferic provenit din emisiile evaporative ale benzinelor. Datorita caracteristicilor compusilor oxigenati, pe viitor acestia vor avea un rol important in majoritatea tarilor din lume, unde sunt necesari combustibili octanici usori cu ardere curata.

Compusii oxigenati sunt compusi care contin oxigen in lantul de atomi carbon si hidrogen. Astazi, compusii oxigenati sunt amestecati cu benzina in doua forme: ca alcooli si ca eteri. In alcooli, fiecare atom de oxigen este legat de atomul de carbon ca grupare hidroxil. Etanolul este cel mai utilizat compus oxigenat din clasa alcoolilor. In eteri, fiecare atom de oxigen este legat de doi atomi de carbon, intr-o secventa de tip carbon-oxigen-carbon. Metil tert-butil eterul (MTBE) este cel mai obisnuit compus oxigenat dintre eteri, urmat de etil tert- butil eterul (ETBE) si tert amil etil eterul (TAME

Combustibili de corectie promitatori, prin prisma posibilitatilor corelarii proprietatilor cu cerintele motorului ca si a posibilitatilor de obtinere, stocare si distributie, sunt compusii organici oxigenati ca alcoolul metilic si etilic, eterul izopropilic, MTBE (metil-tert butil-eter), ETBE (etil-tert butil-eter), TAME (tert amil-metil-eter), TAEE (tert amil-etil-eter), cetonele etc., care sunt utilizati pentru cresterea cifrei octanice, scaderea continutului de aromatice si olefine, modificarea presiunii de vapori, a punctului initial si final de fierbere si a solubilitatii apei. Comportarea acestor componenti in amestec difera in functie de proprietatile lor fizice si chimice prezentate in tabelul 1.1 [5].

Tabelul 1.1 Proprietati fizice si chimice ale unor compusi oxigenati

Compusii oxigenati au inlocuit la randul lor compusii aromatici sau tetra etilul de plumb care au fost introdusi pentru cresterea cifrei octanice a benzinei. Cresterea cifrei octanice a benzinei se face pe baza cifrei octanice mult mai mari a compusilor oxigenati (tabelul 1.2) [5].

Tabelul 1.2 Comparatie intre cifrele octanice si alte

proprietati ale compusilor oxigenati

Adaugarea alcoolilor la benzina creeaza probleme atat datorita volatilitatii lor mari cat si datorita faptului ca formeaza azeotrop cu unele hidrocarburi. O alta problema legata de utilizarea alcoolilor este faptul ca au toleranta ridicata la apa ceea ce creeaza o serie de probleme legate de sistemul de distributie a combustibilului si de coroziune. Problemele legate de volatilitate si de solubilitate in apa impun o "stabilizare" a alcoolilor prin adaugare de componenti derivati din petrol.

Dificultatile legate de utilizarea integrala a alcoolilor, drept carburanti pentru alimentarea motoarelor auto au condus la solutii intermediare, care permit folosirea acestora in amestec cu benzina, astfel incat modificarile aduse automobilelor sa fie minime, iar motoarele acestora sa poata functiona atat cu amestecuri de benzina si alcooli, cat si numai cu benzine. Un interes deosebit il prezinta metanolul, etanolul, tert-butanolul, produsii de fermentatie acetono-butilica prin introducerea de alcooli in benzine, se imbunatateste considerabil calitatea octanica a acestora si, simultan, se obtine o scadere notabila a concentratiilor de noxe din gazele emise.

Dintre alcoolii enumerati, metanolul are influenta cea mai ridicata asupra COR, determinand cresteri notabile ale nivelului octanic al benzinelor. Comportarea metanolului este, in schimb, mai putin satisfacatoare in privinta factorului COM al amestecului. Etanolul, desi este caracterizat prin aceeasi valoare proprie COR, are o influenta mai redusa asupra nivelului octanic al amestecurilor.

O alta dificultate, intampinata la utilizarea amestecurilor benzine-alcooli in calitate de carburanti auto, este determinata de toleranta redusa fata de apa a acestora.

Practic, combustibilii petrolieri contin intotdeauna, chiar la iesirea din rafinarie, urme de apa (50-80 ppm) care sporesc in cursul diferitelor etape de depozitare (cisterna, depozit, rezervorul statiei de alimeritare, rezervorul vehiculului etc.), precum si in functie de anotimp, ajungand pana la 700 ppm.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli este dependenta de temperatura, de natura si concentratia alcoolului si de continutul in hidrocarburi aromatice al benzinelor. Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli (metanol, etanol) se imbunatateste considerabil prin cresterea continutului de hidrocarburi aromatice din benzina.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-metanol poate fi imbunatatita semnificativ prin introducerea unor cosolventi de tipul: hidrocarburi aromatice, alcooli superiori (n-butanol, i-butanol, fractii de ulei de fuzel), eteri (MTBE, TAME etc.), esteri si alti compusi organici.

Analiza proprietatilor fizico-chimice ale produsilor organici oxigenati de tip alcooli evidentiaza o serie de diferente considerabile fata de combustibilii lichizi de origine petroliera.

Dintre problemele principale care se ridica la utilizarea alcoolilor drept combustibili ca atare in motoarele cu aprindere prin scanteie se pot enumera:

• tendinta de reducere a puterii efective la un debit constant de alcooli, ca urmare a puterii calorifice mai reduse a acestora, comparativ cu benzina (la arderea metanolului se degaja o cantitate din energie cu circa 50% mai mica decat in cazul arderii unei cantitati echivalente de benzina, iar prin arderea etanolului rezulta doar 66% din energia degajata la arderea benzinei); prezenta oxigenului in structura moleculara a alcoolilor asigura, pe de alta parte, micsorarea necesanului de oxigen pentru ardere, astfel incat, in ansamblu, puterea calorifica a amestecului combustibil-aer, raportata la volumul de amestec, este putin modificata (metanolul necesita cu 44% mai putin aer pentru combustie, comparativ cu benzina, iar etanolul - doar 6l% din aerul necesar arderii benzinei); prin urmare, se poate asigura mentinerea neschimbata a puterii motorului prin marirea corespunzatoare a debitului de combustibil (pentru mentinerea razei de actiune a automobilului trebuie marita, totodata, capacitatea rezervorului de combustibil);
• dificultatea pornirii la rece, determinata de presiunea redusa de vapori la temperaturi joase; in cazul utilizarii alcoolilor puri, pornirea la rece poate fi solutionata prin folosirea de combustibili auxiliari (benzina sau gaz petrolier lichefiat) sau ameliorarea pulverizarii (metanolul necesita pentru vaporizare de 3,7 ori mai multa caldura, iar etanolul - de 2,6 ori, comparativ cu benzina);
• tendinta de inrautatire a vaporizarii in sistemul de admisie la motoarele cu carburator, determinata de valorile ridicate ale caldurilor de vaporizare ale alcoolilor si care necesita reproiectarea sistemului de admisie;
• tendinta de crestere a frecventei incidentelor survenite la functionarea motorului la cald ca urmare a formarii dopurilor de vapori si a emisiilor de alcooli (punctele de fierbere ale alcoolilor fiind coborate, comparativ cu benzina);
• calitati defavorabile de ungere, determinate de viscozitatea redusa a alcoolilor si care afecteaza direct cuplurile de frecare,in primul rand la nivelul pompei si in sectiunea de inalta presiune a instalatiei de alimentare;
• incompatibilitatea compusilor organici si, indeosebi, a alcoolilor cu uleiul de ungere si cu materiale de tipul elastomerilor, cu care acestia vin in contact nemijlocit;
• coroziunea, determinata de alcooli si, de asemenea, de atacul chimic direct al unor compusi specifici, rezultati in cursul arderii;
• toxicitatea alcoolilor si, indeosebi, a metanolului; metanolul poate patrunde in organism pe cale respiratorie, digestiva si cutanata, provocand, in general, intoxicatii cu efecte grave, care depind de conditiile expunerii si de susceptibilitatea individuala; concentratia limita de vapori de metanol in atmosfera, admisa la o expunere continua timp de 8 ore pe zi, este de 2600 mg/m³; efecte fiziologice pot, insa, interveni si prin expunere la concentratii de 1,71-1,46 mg Me-OH/m³.

O cale importanta care permite suplimentarea productiei de benzine si imbunatatirea calitatilor octanice ale acestora o reprezinta transformarea metanolului si etanolului in eteri de tipul metil tert-butil eter (MTBE), tert-amil metil eter (TAME), etil tert-butil eter (ETBE), tert-amil etil eter (TAEE).

Produsii organici oxigenati se caracterizeaza printr-o rezistenta ridicata la autoaprindere si la arderea normala cu detonatie fiind din acest punct de vedere combustibili superiori pentru MAS, comparativ cu benzinele. Efectul adaosurilor de alcool sau eter sunt caracterizate prin valori superioare, fata de benzina, ale cifrei octanice de cercetare (COR) si in mai mica masura ale cifrei octanice motor (COM).

Metil Tert Butil Eterul (MTBE)

Metil tert butil eterul (MTBE) obtinut prin sinteza chimica din metanol si izobutena reprezinta un aditiv viabil utilizat pentru cresterea cifrei octanice a benzinei. La temperatura normala MTBE-ul este volatil, fara culoare si foarte solubil in apa. Este detectabil prin mirosul si gustul specific la concentratii cuprinse intre 20 si 40 ppb. MTBE-ul poate polua atat apele subterane cat si de suprafata prin scurgeri de combustibil din rezervoarele subterane si conductele statiilor de benzina si rafinariilor. O caracteristica esentiala a acestor compusi este gradul ridicat de persistenta si rezistenta la biodegradare ceea ce constitue o problema majora in poluarea apelor subterane care sunt surse pentru apa destinata consumului uman.

Conform Agentiei pentru Protectia Mediului din SUA, MTBE-ul este clasificat in categoria substantelor cu potential cancerigen la concentratii ridicate iar efectele asupra sanatatii umane a concentratiilor reduse din apa potabila (20 ppb - conform standardelor SUA) au facut obiectul studiilor actuale in Statele Unite ale Americii. De asemenea, Agentia de Protectia Mediului din SUA (USEPA) are in derulare o serie de studii privind tehnologiile de degradare a MTBE-ului si depoluarea acviferelor cu utilizarea diferitelor metode specifice.

Pe baza studiilor efectuate in SUA dar si in Europa s-au evidentiat urmatoarele concluzii:

MTBE-ul nu prezinta o afinitate foarte mare pentru carbunele activ, ceea ce conduce la eficiente de retinere slabe (1/3 - 1/8 din eficienta de retinere a benzenului);

procesele de aerare, pe langa faptul ca conduc la eficiente relativ scazute, data fiind solubilitatea foarte mare a acestuia in apa, sunt foarte costisitoare;

oxidarea catalitica in conditii speciale poate genera degradarea MTBE-ului;

desi MTBE-ul este foarte rezistent la biodegradare, procesele biologice in conditii speciale pot da rezultate promitatoare; astfel cercetarile privind biodegradarea MTBE-ului au evidentiat faptul ca acesta poate fi degradat in proportie de 40% in cca. 3 saptamani si in proportie de 95% in 10 saptamani; culturile bacteriene au utilizat ca singura sursa de carbon MTBE-ul, ca sursa de azot amoniul si azotatul, iar pH-ul la care capacitatea de degradare a fost maxima 6.5 - 7.8;

la nivel international se incurajaza cercetarile privind procesele biologice de degradare a MTBE-ului dat fiind faptul ca procesele fizico-chimice, pe langa faptul ca prezinta eficiente modeste si sunt costisitoare pot determina aparitia produsilor secundari de tratare care la randul lor prezinta un risc asupra sanatatii umane. Ultimele cercetari in domeniu pun in evidenta posibilitatea utilizarii biodegradarii pentru decontaminarea acviferelor contaminate in situ prin injectarea de culturi bacteriene adaptate in apa subterana.

MTBE-ul este un compus persistent in sursele de apa datorita rezistentei sale la biodegradare. Poluarea apelor cu MTBE reprezinta o problema cu care Europa incepe sa se confrunte. Directiva Comunitatii Europene 98/83/EC privind calitatea apei potabile nu prevede limitatii privind continutul maxim de MTBE. Agentia pentru Protectia Mediului (EPA) din USA prevede valoarea de 20 ppb drept concentratie maxim admisa pentru apa destinata consumului uman si are in derulare o multitudine de proiecte de cercetare privind tehnologiile de degradare a MTBE din apa destinata consumului uman si pentru depoluarea acviferelor contaminate cu compusi de tip MTBE.

MTBE-ul se obtine prin reactia directa dintre alcoolul metilic cu izo-butena in prezenta catalizatorilor de tipul rasinilor schimbatoare de ioni.

Obtinerea MTBE-ului decurge conform reactiei:

MTBE-ul are avantajul unui continut de oxigen optim, o presiune de vapori scazuta, o cifra octanica ridicata, un continut energetic mare, dar si un cost de productie scazut.

O benzina amestecata cu 10-15% MTBE in comparatie cu o benzina conventionala, duce la reducerea poluantilor aerului astfel:

- 20-25 % mai putin CO

- 10-15% mai putine hidrocarburi nearse

- circa 30% mai putine particule solide

- 20-30% mai putin benzen

- 5% mai putini oxizi de azot

- reducerea impactului asupra stratului de ozon.

Etil Tert Butil Eterul (ETBE)

Potentialele alternative pentru MTBE sunt alti eteri precum ETBE, TAME si TAEE.

ETBE-ul are o cifra octanica mai ridicata si presiune de vapori Reid mai scazuta decat MTBE-ul. Deasemenea ETBE-ul este produs din etanol care este o sursa regenerabila, si mai mult cercetarile au aratat ca nu este un component genotoxic sau cancerigen.

ETBE-ul este o potentiala alternativa pentru MTBE cu toate ca are un cost de productie mai ridicat, dar recentele progrese in tehnologiile de producere a etanolului din biomasa ar putea scade pretul etanolului iar costul eterilor pe baza de etanol vor putea fi comparabili cu costul MTBE-ului in viitorul apropiat.

Etil tert butil eterul (ETBE) este un biocombustibil. Este un lichid clar, incolor spre galben pal, este un compus orgnic cu un miros distinct asemanator eterului, derivat din etanol (47% v/v) si izobutilena (53% v/v). Etanolul poate sa rezulte din orice sursa regenerabila, de exemplu ca si un co-produs al productiei de zahar,din diferite recolte cum ar fi graul, orzul, in timp ce isobutelina este derivata din titei sau gaze naturale.

Proprietatile unice ale ETBE-ului cu cifra octanica ridicata, precum punct scazut de fierbere si presiunea scazuta a vaporilor, fac din el un component versatil in amestecul benzinei, permitand rafinariilor sa se adreseze atat cerintelor de benzina cu cifra octanica ridicata cat si nevoilor de incorporare a bio-componentilor.

Cererile privitoare la calitatea benzinei sunt in crestere din motive cum ar fi imbunatatirea performantei vehiculelor si indeplinirea cerintelor de mediu. Aceste lucruri sunt clar ilustrate in Worldwide Fuel Charter, realizat de producatorii mondiali de autovehicule. Aceste cerinte referitoare la calitatea crescuta a carburantilor duc la specificatii extrem de severe in privinta benzinei. Proprietatile de amestec ale ETBE-ului ajuta industria petroliera sa produca benzina care satisface aceste cereri tot mai mari, reducand pretul de cost al tehnologiei de fabricare cat si pretul de livrare catre consumatori.

ETBE-ul reprezinta o foarte mare oportunitate pentru o dezvoltare practica si eficienta a biocombustibilor, si va juca un rol extrem de important in viitor, avand in vedere cererea in continua crestere de biocombustibili si benyine cu o ardere mai curata.

ETBE-ul se obtine prin reactia de aditie a etanolului la izobutilena, in prezenta unui catalizator schimbator de ioni. Formarea etil tert-butil eterului din izobutena si etanol este un exemplu clasic de reactie reversibila cu degajare de caldura.

Obtinerea ETBE-ului decurge conform reactiei:

CH₃ CH₃

│ │

CH₃ - C ═ CH₂ + CH₃ - CH₂ - OH + (H⁺) ↔ H3C - C -OCH₂CH₃

│

CH₃

izobutena etanol ETBE

Din punct de vedere chimic ETBE-ul este un lichid stabil, foarte volatil si inflamabil, nu reactioneaza cu aerul, apa sau cu alte materiale uzuale, reactioneaza doar cu oxidanti puternici inclusiv peroxizi, poate hidroliza in prezenta unor acizi, este foarte stabil in prezenta agentilor reucatori si a monomerilor reactivi. Cu toate ca ETBE-ul este foarte putin toxic pentru oameni, acesta se comporta ca un anestetic daca sunt inhalate concentratii foarte mari de vapori. ETBE-ul nu polimerizeaza, nici nu se descompune in conditii normale de temperatura si presiune. Ca toti ceilalti eteri, ETBE-ul tinde sa formeze peroxizi (prin auto-oxidare) in timpul depozitarii, din aceasta cauza in timpul prelucrarii se adauga un stabilizator.

TERT AMIL METIL ETERUL (TAME)

TAME a fost luat in consideratie ca un bun compus oxigenat la inceputul anilor 90 cu toate ca are o cifra octanica mai mica insa este comparabil cu ceilalti eteri prin presiunea de vapori, punct de firrbere si solubilitate in apa.

TAME se obtine prin reactia de aditie a metanolului la doua izoamilene reactive (2-metil-1-butena si 2-metil-2-butena). Ca si MTBE si ETBE, reactia de sinteza pentru TAME este reversibila si are loc in prezenta unui catalizator schimbator de ioni, reactiile de echilibru avand loc simultan.

Obtinerea TAME-lui decurge conform reactiei:

TAME contribuie la reformularea benzinelor cu trei cerinte importante : introducerea oxigenului, reducerea volatilitatii si indepartarea olefinelor foarte volatile si fotochimic reactive.

Potentialul de obtinere a TAME este strict legat de izoamilenele reactive prezente in benzinele usoare de la instalatiile de cracare cataltica. O mica contributie la potentialul de obtinere a TAME poate veni de la fractiile C₅ provenite de la fabricarea etilenei dupa hidrogenarea selectiva pentru indepartarea dienelor.

TERT AMIL ETIL ETER (TAEE)

Tert amil etil eterul (TAEE) in prezent nu se afla pe piata comerciala insa ar putea prezenta interes daca etanolul va fi disponibil la un pret competitiv. TAEE a fost identificat ca un aditiv potrivit pentru benzine pentru a reduce poluarea si pentru a mari cifrele octanice.

TAEE se obtine din reactia de eterificare catalitica a olefinelor tertiare cu etanol.

Procesul foloseste un catalizator schimbator de ioni, cu selectivitate foarte ridicata, pe baza de rasini.

Obtinerea TAEE decurge conform reactiei :

Reactia este moderat exoterma, prin contactarea fazei lichide alcool-hidrocarburi cu faza solida de catalizator.

TAEE are o presiune de vapori Reid scazuta (sub 5,3 kPa) si o solubilitate in apa mai mica decat ceilalti compusi oxigenati.