植物油燃料

植物油は、ディーゼルエンジンや暖房用オイルバーナーの代替燃料として使用できます。植物油を改造または未改造の機器で直接燃料として使用する場合、それはストレート植物油( SVO ) または純粋植物油( PPO ) と呼ばれます。従来のディーゼルエンジンは、植物油の粘度が適切に燃料を霧化できるほど低くなるように改造することができます。これにより、炭素の蓄積を引き起こしてエンジンを損傷する不完全燃焼を防止できます。ストレート植物油は、従来のディーゼルと混合したり、より幅広い条件下で使用するために バイオディーゼル、HVO、またはバイオ液体に加工したりすることもできます。

ルドルフ・ディーゼルは、彼の名を冠したエンジンの父です。彼の最初の試みは、石炭の粉塵で動くエンジンを設計することでしたが、後に植物油で動くエンジンを設計しました。彼は、このアイデアによって、燃料源が容易に手に入る農民にとって、彼のエンジンがより魅力的になることを望みました。1912 年に英国機械工学会で行ったプレゼンテーションで、彼はこの分野における多くの取り組みを引用し、「植物源からの脂肪油が使用できるという事実は、今日では取るに足らないように思えるかもしれませんが、そのような油は、おそらく、時間の経過とともに、現在の天然鉱油やタール製品と同じほど重要になるかもしれません」と述べました。^[1]

1930年代から1940年代にかけて、定期的な石油不足により、ディーゼル代替品としての植物油の研究が促進され、1970年代から1980年代初頭には、純粋な植物油が科学的関心を最も集めた。1970年代には、消費者が自動車に純粋な植物油を使用できる最初の商業企業、西ドイツのエルスベットが設立された。1990年代のブーゲンビル紛争では、封鎖により石油供給を断たれた島民がココナッツオイルを自動車の燃料として使った。^[2]

ディーゼル車のエンジンのほとんどは、一定の変更を加えることで、ストレート植物油 (SVO)、一般に純粋植物油 (PPO) の使用に適しています。基本的に、 SVO/PPO の粘度と表面張力は、通常はエンジンまたは電気からの廃熱を使用して予熱することにより低下させる必要があります。そうしないと、霧化が不十分になり、不完全燃焼および炭化が発生する可能性があります。一般的な解決策の 1 つは、熱交換器と石油ディーゼルまたはバイオディーゼル ブレンド用の追加燃料タンクを追加し、この追加タンクと SVO/PPO のメイン タンクを切り替えることです。エンジンはディーゼルで始動し、温まったらすぐに植物油に切り替え、停止する直前にディーゼルに戻して、冷えた状態から再び始動したときにエンジンまたは燃料ラインに植物油が残らないようにします。寒冷な気候では、植物油の燃料ラインとタンクを加熱する必要があることがよくあります。これは、植物油が非常に粘性が高くなり、固まる可能性があるためです。

シングルタンクコンバージョンは主にドイツで開発され、現在ではヨーロッパ全土で使用されています。これらのコンバージョンは、ドイツの菜種油燃料規格DIN 51605 に適合する菜種油で信頼性の高い動作を提供するように設計されています。エンジンのコールドスタート方式を変更すると、始動時およびエンジンのウォームアップ段階での燃焼が促進されます。適切に変更された間接噴射(IDI) エンジンは、100% PPO で -10 °C (14 °F) の温度まで動作できることが実証されています。 直接噴射(DI) エンジンは、通常、ブロックヒーターまたはディーゼル燃焼ヒーターで予熱する必要があります。例外は、多くのドイツ企業がシングルタンクコンバージョンを提供している VW TDI (ターボチャージ直接噴射) エンジンです。長期的な耐久性のためには、オイル交換間隔を短縮し、エンジンのメンテナンスにさらに注意を払う必要があることがわかりました。

インライン噴射ポンプで供給される間接噴射エンジン、または機械式ボッシュ噴射ポンプで駆動する多くの車は、冬季以外の気温では純粋なSVO/PPOで走行できます。これらの中で最も人気のあるのは、1980年から1985年にかけて製造されたメルセデスベンツW123およびW124車両に搭載されているOM616およびOM617エンジンです。インライン噴射ポンプを備えた間接噴射メルセデスベンツ車とPSA XUDエンジンを搭載した車は、特に後者には通常冷却剤加熱燃料フィルターが装備されているため、かなりのパフォーマンスを発揮する傾向があります。エンジンの信頼性はエンジンの状態によって異なります。エンジン、特に燃料インジェクター、冷却システム、グロープラグのメンテナンスに注意を払うと、寿命が長くなります。理想的にはエンジンを変換します。^[3]

植物油の比較的高い動粘度は、従来の圧縮点火エンジンや燃料システムに適合させるためには下げなければならない。共溶媒混合は、植物油を低分子量溶媒で希釈することで粘度を下げる、低コストで導入しやすい技術である。^[4]この混合、または「カット」は、ディーゼル燃料、灯油、ガソリンなどで行われてきたが、その有効性については意見が分かれている。指摘されている問題としては、混合使用時に燃料ポンプやピストンリングの摩耗率や故障率が高くなることがある。^[3]

バイオマスから作られた液体燃料が輸送以外のエネルギー目的で使用される場合、それらはバイオ液体またはバイオ燃料と呼ばれます。^[5]

多くの場合最小限の改造で、No. 2 暖房用オイルを燃焼するように設計されたほとんどの住宅用炉やボイラーは、バイオディーゼルまたは濾過され予熱された廃植物油 (WVO) を燃焼するようにできます。新しい標準オイルバーナーは、20% バイオディーゼル (B-20) で動作するように認定されています。注意すれば、より高い混合率も可能です。バイオディーゼルは燃料タンク内の既存のタール状の沈殿物を放出する傾向があり、1 つ以上のフィルターを詰まらせる傾向があるためです。従来のオイルバーナーは、少量以上の植物油が従来の石油燃料に混合されると、詰まりや焦げが発生する傾向があります。植物油が消費者の自宅で洗浄される場合、WVO によってかなりの節約になります。多くのレストランは使用済み食用油に対して最小限の金額を受け取り、バイオ燃料への処理はかなり簡単で安価です。油をバイオディーゼルにするには、有毒で危険な化学変換がいくつか必要になります。濾過さ​​れた WVO を直接燃焼させると、粘性が高く発火温度が高いため、多少問題があります。それでも、適切な予熱や、WVO 用に設計されたバーナーを使用すれば、燃焼は可能です。したがって、WVO は、必要な機械的および実験的適性を備えた人にとっては、経済的な加熱オプションとなります。

多くの企業が、廃エンジン熱を回収して加熱する植物油で動作するように最適化された 圧縮点火エンジン発電機を提供しています。

英国で使用されているSVO/PPOの主な形態は、凝固点が-10°C（14°F）の菜種油（主に米国とカナダではキャノーラ油としても知られています）です。 ^[要出典]しかし、約-12°C（10°F）でゲル化するヒマワリ油の使用^{[6]が現在、寒冷気候での始動性を向上させる手段として調査されています。ただし、ゲル化点の低い油は飽和度が低く（}ヨウ素価が高くなる）、大気中の酸素の存在下でより容易に 重合する傾向があります。

重合は、結果的に、噴射ポンプ シャフトの固着や破損、インジェクター チップの故障によるさまざまなコンポーネントや燃焼室コンポーネントの損傷など、コンポーネントの重大な故障にもつながります。腐食や電気分解などの冶金上の問題のほとんどは、水による汚染や配管 (銅や亜鉛など) の不適切な選択に関連しており、石油系燃料であってもゲル化を引き起こす可能性があります。

太平洋諸島諸国の中には、ココナッツ オイルを燃料として利用して経費を削減し、輸入燃料への依存度を下げると同時に、ココナッツ オイル市場の安定化に役立てている国もあります。ココナッツ オイルは、2 タンク SVO/PPO キットやその他のタンク加熱アクセサリなどを使用しない限り、気温が 17 度 (華氏 63 度) を下回らない場所でのみ使用できます。たとえば、キャノーラ油やその他の油を寒冷気候で使用するために開発されたのと同じ技術を実装して、ココナッツ オイルを 17 度 (華氏 63 度) 未満の気温でも使用できるようにすることができます。

リサイクル植物油は、使用済み植物油（UVO）、廃棄植物油（WVO）、使用済み調理油（UCO）^[7] 、または黄色グリース（商品取引所）とも呼ばれ、調理に油を使用する企業や産業から回収されます。

2000年の時点で^{[アップデート]}、米国は、主にジャガイモ加工工場、スナック食品工場、ファーストフード店の工業用揚げ物器から、年間110億リットル（29億米ガロン）を超えるリサイクル植物油を生産していました。これらの110億リットルすべてをリサイクルして、エネルギー相当量の石油を置き換えることができれば（理想的なケース）、米国の石油消費量のほぼ1％を相殺できます。^[8]リサイクル植物油をガソリンなどの標準的な石油由来燃料の代替品として利用することで、石油の供給が維持され、ガソリンの価格が下がります。

バージン植物油は、純粋植物油またはストレート植物油とも呼ばれ、燃料としてのみ使用するために植物から抽出されます。使用済み植物油とは対照的に、他の産業の副産物ではないため、燃料としての使用の見通しは他の産業の能力によって制限されません。^[要出典]燃料として使用する植物油の生産は、理論的には特定の経済の農業能力によってのみ制限されます。ただし、そうすると純粋植物油の他の用途の供給が減ります。

道路燃料としての SVO/PPO への課税は国によって異なります。多くの国の税務当局は、その使用を認識していないか、法律を制定するには重要ではないと考えている可能性があります。ドイツはかつて課税率が 0% だったため、燃料使用のほとんどの開発において主導的な役割を果たしてきました。