Glycerin for New Biodiesel Formulation
Formulation d'un nouveau biocarburant Diesel à base de glycérol
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Institut français du pétrole, IFP, Direction Techniques d'Applications Énergétiques, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil Malmaison Cedex - France
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Institut français du pétrole, IFP, Direction Chimie et Physico-Chimie Appliquées, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil Malmaison Cedex - France
Corresponding authors: anne.jaecker@ifp.fr isabelle.durand@ifp.fr gerard.hillion@ifp.fr bruno.delfort@ifp.fr xavier.montagne@ifp.fr
Biofuels are an important way of progress for limiting greenhouse gas emissions, improving air quality and finding new energetic resources. For diesel engines, FAE (Fatty Acid Ester), coming from transesterification of vegetable oils, have shown their potentials as fuel substitutes. Nevertheless, this transesterification induces the production of glycerin (or glycerol) as fatal co-product. Finding an outlet to this glycerol is fundamental for the FAE network. In the same time, oxygenated compounds have been shown to have great potential for the reduction of diesel particulate emissions. Transforming glycerol into new oxygenated compounds, which could be formulated with diesel fuel, would be a very promising way. Different oxygenates derived from glycerol, such as acetals, ethers and carbonates, have been synthesized and evaluated as blending components for Diesel fuel. Our objective was to evaluate their potential, compared with RME (Rapseed Methyl Ester) blends in term of pollutant emissions with different new engine technologies and to select the most promising of them. GTBE (Glycerol Ter Butyl Ether) was the most interesting compound and it was formulated with biodiesel with the respect of the physicochemical criteria required by EN14214 standard. This new biofuel (92.5% RME + 7.5% GTBE + 1000 ppm pro cetane) was incorporated in diesel fuel (5% vol.) and compared with a mixture containing 5% RME. After various tests carried out on vehicle and engine, focusing on pollutant emissions and possible fouling problems, it is possible to conclude that this new biodiesel does not present any technical disadvantage. The decision to use this glycerol derivatives in diesel fuel formulation will thus be controlled by economical criteria.
Résumé
Les biocarburants sont une alternative intéressante pour limiter les émissions de gaz à effet de serre, améliorer la qualité de l'air et trouver de nouvelles ressources énergétiques. Pour les moteurs Diesel, les esters d'huiles végétales, provenant de la transestérification des huiles végétales, ont montré leur potentiel comme carburants alternatifs. Toutefois, la transestérification engendre systématiquement la formation de glycérine (ou glycérol). Trouver un débouché, pour ce glycérol, est fondamental pour la filière des esters d'huiles végétales. En parallèle, les composés oxygénés ont montré leur potentiel pour réduire les émissions de particules des moteurs Diesel. Transformer le glycérol en un dérivé oxygéné, miscible au gazole, pourrait être une solution très prometteuse. Différents composés oxygénés dérivés du glycérol, tels que des acétals, des éthers et des carbonates ont été synthétisés et évalués en mélange dans du gazole. Notre objectif était d'évaluer leur potentiel par rapport à des mélanges contenant de l'EMC (Ester Méthylique de Colza), en terme d'émissions de polluants sur différentes technologies moteurs, et de sélectionner le plus prometteur. Le GTBE (ter-butyl ethers de glycérol) s'est avéré le plus intéressant et a été mélangé avec du biodiesel tout en restant dans les limites des critères physico-chimiques de la norme EN 14214. Ce nouveau biocarburant (92,5 % EMC + 7,5 % GTBE + 1000 ppm pro cetane) a été incorporé dans du gazole à hauteur de 5 % vol. et comparé à un mélange contenant 5 % d'EMC. Après différents tests menés sur véhicule et sur moteur, en se focalisant sur les émissions de polluants et d'éventuels problèmes d'encrassement, nous pouvons conclure que l'utilisation de ce nouveau biocarburant ne présente pas d'inconvénient technique. La décision d'utiliser ce dérivé du glycérol dans la formulation des gazoles sera donc gouvernée par des critères économiques.
© IFP, 2008