CHIMIEC CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ [606875]

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 1 –

Capitolul CG.06. Combustibili
Cuvinte -cheie
combustibili chimici, combustibili solizi, combustibili lichizi, combustibili gazoși, compoziție chi mică, arderea
combustibililor, putere calorică, benzine, motorine, cifra octanică, cifra cetanică, indicele Di esel, combustibili
neconvenț ionali, biocombustibili, biodiesel

Combustibilii sunt substanțe sau amestecuri de substanțe care, în urma unei reacții chimice de
ardere ( combustibili chimici ) sau în urma unei reacții nucleare ( combustibili nucleari ), produc
o cantitate mare de căldură.
Combustibilii chimici sunt materiale, în general de proveniență organică, prin a căror ardere
(oxidare) se dezvoltă căldură folosită în industrie și în economia casnică.
Comburanții sau agenții de ardere sunt substanțe sau amest ecuri de substanțe care asigură
(întrețin) arderea unui combustibil chimic.
Ex.: aerul, O 2 , azotații etc.
Combustibilii chimici se clasifică după o serie de criterii (Tabelul CG.06.1):
– a) după starea lor de agregare , în condiții obișnuite de păstrare și de întrebuințare, există:
– combustibili chimici solizi;
– combustibili chimici lichizi;
– combustibili chimici gazoși.
– b) după modul de obținere (după proveniența lor) se disting:
– combustibili chimici naturali (fosili sau minerali), care se găsesc în scoarța terestră, de unde
se extrag. Ei se pot folosi ca atare (de ex.: gaze naturale) sau după o prelucrare sumară (de ex.:
țiței, cărbuni, lemn etc.);
– combustibili chimici artificiali , care se obțin prin prelucrarea celor naturali prin procese pur
fizice (de ex.: distilarea țițeiului) sau prin procese fizice asociate cu transformări chimice (de
ex.: cracarea păcurii primare, distilarea cărbunelui etc.);
– combustibili chimici sintetici , se obțin prin sinteză chimică (de ex.: combustibilii obținuți p rin
hidrogenarea cărbunilor sau prin reacția dintre CO și H 2 etc.).
– c) În funcț ie de calitatea lor, respectiv puterea calorică inferioară raportată la masa ini țială (P i0):
– combustibili inferiori: cu P i0 < 12,6 MJ/kg (3000 kcal/kg);
– combustibili medi i: cu 12,6 < P i0 < 21 MJ/kg (3000 – 5000 kcal/kg);
– combustibili superiori: cu P i0 > 21 MJ/kg (5000 kcal/kg).
– d) În func ție de scopul utilizării lor:

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 2 – – combustibili tehnologici: folosi ți în diverse procese tehnologice, în scopul producerii de materii
prime pentru industrie (petrochimică, cocsochimică etc.) și în special pentru ob ținerea de diferiți
combustibili artificiali (cocs, semicocs etc.);
– combustibili energetici: folosi ți pentru ardere, în scopul producerii energiei termice, mecanice sau
electr ice.

Tabelul CG.06.1. Clasificarea combustibililor chimici.
Proveniență

Stare de
agregare Naturali Artificiali Sintetici
Solizi – cărbuni: turbă, lignit,
cărbune brun,
huilă, antracit
– lemn
– șisturi bituminoase
– paie – mangal
– cocs de cărbune
– semicocs și cocs
– cocs de petrol
– brichete de cărbune
– deșeuri combustibile
(rumegu ș, tala ș,
coji de semin țe etc.)
– deșeuri menajere combustibili pentru
rachete
Lichizi țiței – benzină
– petrol lampant
– petrol pentru
tractoare, reactoare
– motorin ă
– păcură
– gaze lichefiate
– combustibil lichid
ușor (de calorifer) – benzine sintetice
– lampant sintetic
– alcool metilic
– izopropilbenzen
– neohexan
– combustibili pentru
rachete
Gazoși – gaze naturale – gaz de apă – acetilenă

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 3 – – gaze de sondă – gaze de cocseri e
– gaze de cracare
– gaze de furnal
– gaze de rafinărie – metan sintetic
– hidrogen

De asemenea, trebuie men ționat că în prezent se poate face o clasificare specială a
combustibililor chimici în:
– combustibili conven ționali : este vorba de to ți combustibilii fosili ( țiței, cărbuni, gaze
naturale) și cei ob ținuți prin prelucrarea acestora (benzine, motorine etc.);
– combustibili neconven ționali – obținuți din alte surse și metode speciale. Din aceasta
categorie fac parte în spec ial biocombustibilii.
Din punct de vedere industrial, un material poate fi considerat combustibil, dacă îndeplinește
următoarele condiții:
– se găsește în natură în cantități mari sau, se poate produce ușor pe cale artificială;
– are temperatura de apr indere scăzută;
– își menține constante în timp caracteristicile fizico – chimice și tehnologice;
– nu degajă în urma arderii substanțe corozive, toxice sau nocive;
– nu are o altă întrebuințare mai utilă din punct de vedere economic.

CG.06.1. Car acteristicile combustibililor chimici
O caracterizare completă a unui combustibil chimic presupune cunoașterea, în afară de starea
lui fizică și de proveniență, și a unor caracteristici, precum: compoziția chimică, puterea lui
calorică, cantitatea de aer n ecesară arderii, temperatura gazelor de ardere etc.
Compoziția chimică
Combustibilii chimici industriali au o compoziție foarte variată, ei fiind formați din diverse
combinații ale elementelor: carbon, hidrogen, sulf, oxigen și azot, în diverse proporții.
a) Combustibili solizi:
Ei conțin diverse combinații organice ale elementelor C, H, S, O și N (care reprezintă masa
combustibilă ), alături de umiditate (U) și de substanțe minerale (M) care dau cenușa (ambele
reprezintă balastul ).
Compoziția unui combusti bil solid se poate determina prin:
– analiză chimică elementară : ea urmărește stabilirea conținutului procentual de C, H, S, O și
N din masa organică a combustibilului;
– analiză tehnică : ea determină umiditatea, materiile volatile, cenușa și cărbunele fix din
combustibil.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 4 – Datele analizelor elementare și tehnice pentru un combustibil solid se pot reda grafic, precum se
prezintă în Fig. CG.06.1. Compoziția chimică a unor combustibili solizi se prezintă în Tabelul
CG.06.2.

Figura CG.06.1. Relații între rezu ltatele analizei elementare și ale analizei tehnice pentru un
combustibil solid .

Tabelul CG.06.2. Compoziția chimică medie și puterea calorică pentru o serie de combustibili
solizi .
Compoziția chimică
(% gravimetrice) Puterea calorică
inferioa ră, P i
Combustibil
C H S O N Cenușă Umiditate
(kJ/kg) (kcal/kg)
Antracit 85,6 1,8 0,7 2,0 0,9 8,0 1,0 31.192 7.450
Huilă
(uscată) 75,2 4,6 0,9 8,8 0,5 8,0 2,0 28.973 6.920
Huilă
(grasă) 77,4 4,7 0,7 5,3 0,9 8,0 3,0 31.275 7.470
Lignit 49,6 3,7 0,4 18,7 0,6 7,0 20,0 19.678 4.700
Turbă 40,3 3,8 – 22,1 0,8 8,0 25,0 14.528 3.470
Lemn 39,3 4,7 – 34,1 0,4 1,5 20,0 14.277 3.400
Mangal 79,0 3,1 – 11,9 – 1,0 5,0 28.596 6.830
Cocs de
lignit 68,9 1,7 0,8 3,0 0,6 20,0 5,0 24.367 5.820

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 5 – Carbonul este elementul principal (între 50 – 95 %) dintr -un combustibil solid. Prin arderea
completă a 1 kg de carbon se obține o energie calorică de 33.440 kJ:
(s) 2(g) 2(g)C + O CO  298ΔH 401.280 kJ/katom-g C
respectiv: 401.280 : 12 = 33.440 kJ/kg C.
Hidrogenul se află în proporție mai mică (2 – 6 %) în compoziția unui combustibil solid.
Hidrogenul, ca și carbonul, ridică valoarea termică a combustibilului deoarece, prin arderea lui
se degajă o cantitate mare de căldură:
2 2 2 ( )(g) (g)1H O H O2   298 2ΔH 286.170 kJ/kmol H
respectiv: 286.170 : 2 = 143.085 kJ/kg H, când apa rezultată este în stare lichidă.
2 2 2 (g)(g) (g)1H O H O2  298 2ΔH 242.160 kJ/kmol H
respectiv: 242.160 : 2 = 121.080 kJ/kg H, când apa rezultată este în stare de vapori.
Sulful se găsește în combustibilii solizi în proporție mică (0,1 – 7 %) sub formă de combinații
organice (sulful organic), sulfuri metalice (de ex.: FeS 2, FeS = sulful piritic) și combinații
anorganice oxigenate (de ex.: sulfați). La procesul de ardere participă doar sulful organic și cel
piritic:
(s) 2(g) 2(g)S + O SO  298ΔH 292.600 kJ/katom-g S
respectiv: 292.600 : 32 = 9.143,75 kJ/kg S organic.
2(s) 2(g) 2 3(s) 2(g) 4 FeS + 11 O 2 Fe O + 8 SO  298 2ΔH 465.652 kJ/kmol FeS
respectiv: 465.652 : 2 x 32 = 7.275,8 kJ/kg S piritic .
Deși arderea sulfului produce o mare cantitate de căldură, totuși acest element este dăunător în
procesul de ardere a combustibilului deoarece SO 2 format distruge prin coroziune piesele
metalice din sistem și, în plus, are acțiune poluantă.
Azotul se găs ește în cantități mici (sub 2 %) în masa combustibilului, fiind și el un element
nedorit. Azotul consumă o parte din căldura degajată la arderea combustibilului pentru a se
încălzi până la temperatura la care gazele arse părăsesc instalația de ardere.
Oxig enul este prezent în proporții diferite (2 – 45 %) în combustibilii solizi, în funcție de
natura lor. Prezența lui conduce la o scădere a valorii calorice a combustibilului, deoarece el
este combinat cu o parte din carbonul și hidrogenul combustibilului, sub forme deja oxidate.
Umiditatea unui combustibil este un balast prin faptul că ea consumă o cantitate de căldură
pentru a trece din stare lichidă în stare de vapori. În plus, ea mărește volumul și acțiunea
corozivă a gazelor de ardere.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 6 – Cenușa este de as emenea un balast al combustibilului și micșorează puterea calorică a acestuia.
În plus, cenușa poate determina o perturbare a procesului de ardere prin acumularea ei în
focarul de ardere (împiedicând difuzia aerului) sau prin formarea unor conglomerații pl astice
(care înglobează cantități însemnate de combustibil, blocându -l).
b) Combustibili lichizi:
Acești combustibili, cu mici excepții, provin din țiței, distingându -se trei categorii:
– gazele lichefiate , alcătuite din hidrocarburi parafinice și/sau olef inice cu 3 sau 4 atomi de
carbon în moleculă (fracțiunile C 3  C4);
– combustibilii lichizi distilați , care conțin în principal hidrocarburi C 5  C10 (benzine), C 10 
C15 (petrol lampant) și C 12  C18 (motorine);
– combustibilii lichizi reziduali , rezultă din reziduul obținut la distilarea primară a țițeiului și
din reziduurile formate la cracarea termică a motorinelor sau a păcurilor. Au o compoziție
foarte complexă.
b) Combustibili gazoși:
Compoziția chimică a acestor combustibili este foarte variată (T abelul CG.06.3), ea depinzând
de originea acestora.
Pentru combustibilii gazoși principalele componente combustibile sunt: CO, H 2, CH 4 și alte
hidrocarburi, iar componentele necombustibile sunt CO 2, O 2, și N 2 .

Tabelul CG.06.3. Compoziția chimică medie și puterea calorică pentru o serie de combustibili
gazoși .
Compoziția chimică
(% volumetrice) Puterea calorică
inferioară, P i Gazul combustibil
H2 CO CH 4 C2H2 C2H4 CO 2 N2
(kJ/m3N) (kcal/m3N)
Hidrogen, H 2 100 – – – – – – 10.760 2.570
Acetilenă, C2H2 – – – 100 – – – 56.940 13.600
Metan, CH 4 – – 100 – – – – 35.797 8.550
Monoxid de
carbon, CO – 100 – – – – – 12.644 3.020
Gaz de apă 49 42 0,5 – – 5 3 10.802 2.580
Gaz de cocserie 50 8 29 – 4 2 7 19.259 4.600
Gaz mixt 12 28 3 – 0,2 3 54 6.029 1.440

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 7 – Puterea calorică
Puterea calorică , P, sau căldura de ardere a unui combustibil reprezintă cantitatea de căldură
care rezultă la arderea completă a unei unități de masă (1 kg) sau de volum (1  sau 1 m3N) de
combustibil.
Ea este efectul termic total pe care îl dau la ardere părțile componente carburante ale
combustibilului. Prin urmare, puterea calorică a unui combustibil depinde de compoziția sa.
După cum s -a arătat anterior, majoritatea combustibililor conțin hidrogen care prin ardere
formează apa. În plus, combustibilii se caracterizează și printr -un anumit procent de umiditate.
Apa de reacție și apa ca umiditate se găsesc în produșii de ardere fie sub formă de vapori, fie în
stare lichidă.
Deoarece cantitatea de căldură degajată la arderea unui combu stibil depinde de starea de
agregare a apei din produșii de ardere, în practică se deosebesc două tipuri de putere calorică:
inferioară și superioară.
Puterea calorică superioară (Ps) reprezintă cantitatea de căldură degajată la arderea unității
de combust ibil, în cazul când produșii de ardere au temperatura de 20 ˚C, iar apa rezultată este
în stare lichidă . Deci P s include și căldura latentă de condensare a apei sub formă de vapori.
Puterea calorică inferioară (P i) reprezintă cantitatea de căldură degajată la arderea unității
de combustibil, în condițiile în care produșii de ardere sunt evacuați la temperaturi mai mari
decât temperatura de condensare a vaporilor de apă, apa rezultată fiind în stare de vapori .
Deci P i < P s deoarece o parte din căldura de ard ere se consumă pentru vaporizarea apei din
produșii de ardere.
Între cele două tipuri de putere calorică există relația:
i sλ (U 9 H)P P100    (CG.06.1)
unde: λ = c ăldura latentă de vaporizare a apei (în kJ/kg);
H, U = conținutul procentual de hidrogen, respectiv de umiditate din combustibil.
Puterea calorică a unui combustibil se poate determina prin două metode:
– a) metoda de calcul se bazează pe cunoașterea exactă a compoziției chimice elementare a
combustibilului și folosește relații de cal cul empirice:
– pentru combustibilii solizi se folosește relația lui Mendeleev:
iP = 339,3·C + 1256 H – 109 (O – S) – 25,2 ( 9H + U)    (CG.06.2)
unde: C, H, O, S, U = conținutul procentual de carbon, hidrogen, oxigen, sulf și umiditate.
– pentru combustibilii gazoși:
nj j
i
j 1P c
P100
 (CG.06.3)
unde: P j = puterea calorică inferioară a componenților combustibili puri (în kJ/m3N);

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 8 – cj = concentrația procentuală (% volumetrice) a componentelor combustibile.
Deoarece aceste relații sunt mai puțin precise, se preferă aplicarea metodei experimentale.
– b) metoda experimentală , permite determinarea directă a P i a unui combustibil, folosind
anumite aparate, precum:
– bomba calorimetrică: pentru combustibili solizi;
– calorimetrul Junkers: pentru combustibili lichizi și gazoși.
Aceste aparate se utilizează pe baza principiului calorimetriei. Conform acestuia cantitatea de
căldură degajată la arderea unei cantități de combustibil este absorbită de o anumită cantitate de
apă (care circulă prin sistem), căreia i s e măsoară variația de temperatură. Cunoscând cantitatea
de combustibil ars, cantitatea de apă care circulă prin sistem în timpul arderii și variația de
temperatură a apei folosite, se poate calcula din ecuația de bilanț termic puterea calorică a
combustibi lului.
În Tabelele CG.06.2 și CG.06.3 se prezintă puterile calorice inferioare ale unor combustibili
folosiți mai des în practică.
Pentru a putea compara consumul de diverși combustibili, s -a introdus noțiunea de combustibil
convențional ; el este un combus tibil fictiv cu o putere calorică inferioară de valoare P i = 7.000
kcal/kg. Se numește echivalent caloric (E Q) al unui combustibil oarecare, raportul dintre
puterea calorică a combustibilului respectiv și puterea calorică a combustibilului convențional.
Ex: pentru lignit P i = 4700 kcal/kg, iar Q4700E 0,6717000   . Deci din punct de vedere caloric,
o tonă de lignit echivalează cu 0,671 tone de combustibil convențional.
Arderea combustibililor
Pentru realizarea în condiții optime a procesului de ardere a unui combustibil este necesar să se
asigure conectarea acestuia cu agentul de ardere (O 2 sau aer) și apoi să se producă aprinderea.
În funcție de starea de agregare a combustibilului și a agentului de ardere, se disting două tipuri
de ardere:
– ardere om ogenă , când cele două faze au aceeași stare de agregare, deci este caracteristică
combustibililor gazoși. Procesul de ardere are loc în volum, în amestecul de combustibil și
comburant;
– ardere eterogenă , când cele două faze sunt în stări de agregare dife rite, fiind caracteristică
combustibililor solizi și lichizi. Procesul de ardere are loc la suprafața de contact dintre
combustibil și comburant.
Procesul de ardere al oricărui combustibil este precedat de etapa numită aprindere . Aceasta se
poate realiza î n următoarele condiții:
– existența unei anumite proporții locale între combustibil și comburant;
– existența unei surse de energie pentru încălzirea combustibilului până la temperatura lui de
aprindere.
Temperatura de aprindere a unui combustibil re prezintă cea mai joasă temperatură la care
începe procesul de ardere internă, ea depinzând de natura combustibilului.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 9 – Înaintea aprinderii combustibilului există un timp, numit perioadă de inducție , când, sub
influența temperaturilor ridicate, combustibilul suportă procese de descompunere și de oxidare.
În urma acestor procese apar combinații mai simple, produși intermediari activi (de ex.:
radicali, atomi sau molecule instabile) care participă la propagarea reacțiilor de ardere.
Calculul arderii combustibil ilor
Aprecierea cantitativă a procesului de ardere a unui combustibil se realizează prin așa numitul
calcul al arderii , prin care se determină:
– a) cantitatea de aer necesar arderii;
– b) cantitatea și compoziția produșilor de ardere;
– c) temperatura de ardere.
a) Calculul cantității de aer necesar arderii :
Aprecierea corectă a cantității reale de aer necesare pentru arderea unui combustibil se
realizează cunoscând coeficientul excesului de aer (α), care este caracteristic fiec ărui
combustibil (Tabelul C G.06.4). El se definește prin relația:
p
tV
α V (CG.06.4)
unde: V p ,V t = volumul practic, respectiv teoretic de aer necesar arderii unității de combustibil
(în m3N).
Tabelul CG.06.4. Valori ale coeficientului excesului de aer (α) p entru diverse tipuri de
combustibili .
Combustibilul α
Cărbuni bulgări 1,50  2,00
Cărbuni pulbere 1,20  1,25
Combustibili lichizi 1,10  1,15
Combustibili gazoși 1,05  1,10

Cantitatea de aer teoretică (V t) necesară arderii unui combustibil se poate determina prin calcule
stoechiometrice, cunoscând compoziția combustibilului respectiv și reacțiile de oxidare ale
elementelor combustibile constituente.
Cunoscând pe α și V t se determină V p . În realitate, întotdeauna arderea combustibililor se
realizea ză cu o cantitate mai mare de aer decât cea teoretică (V p > V t), ea depinzând de valoarea
lui α, caracteristic ă fiecărui combustibil.
b) Calculul cantității și al compoziției produșilor de ardere :

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 10 – La arderea completă a unui combustibil, indiferent de natu ra lui, rezultă un amestec de gaze de
ardere ce conțin: CO 2 , H 2O (vapori), SO 2 , N 2 și O 2. Cantitatea și compoziția produșilor de
ardere se determină prin calcule stoechiometrice, cunoscând compoziția combustibilului și
reacțiile de oxidare ale elementelo r constituente.
c) Determinarea temperaturii de ardere :
Arderea unui combustibil se poate produce în diverse condiții:
– la presiune constantă: în cazul instalațiilor de ardere deschise (la presiune atmosferică);
– la volum constant: în cazul bombei calori metrice;
– la volum și presiune variabile: în cazul motoarelor cu ardere internă.
Temperatura de ardere a unui combustibil se determină în funcție de aceste condiții de ardere,
distingându -se trei tipuri de temperaturi de ardere:
– temperatura calorimetr ică;
– temperatura teoretică;
– temperatura reală.
Temperatura calorimetrică (t k) reprezintă temperatura la care se încălzesc gazele de ardere
obținute la arderea completă a unui combustibil, în amestec cu cantitatea de aer teoretic
necesară, în condiții a diabatice (în bomba calorimetrică). Această temperatură se poate calcula
cunoscând căldurile specifice medii ale gazelor de ardere, folosind relația:
ikga gaPt
V C
 , în 0C (CG.06.5)
unde: Pi = puterea calorică inferioară a combustibilului (în kJ/kg sau kJ/m3N);
gaV = volumul gazelor de ardere obținute la arderea unității de masă sau de volum de
combustibil (în m3N);
gaC = căldura specifică medie a gazelo r de ardere (Tabelul CG.06.5) la presiune
constantă (în kJ/m3N·grd sau kJ/kg·grd).

Tabelul CG.06.5. Valori ale căldurii specifice medii pentru unii combustibili (a) și pentru
gazele de ardere (b), la t 0C și presiune normală .
a b

Combustibil gaC
(kJ/kg·grd) Gazul de ardere c
(kJ/kmol·grd)
Lemn de foc 2,38  2,71 H2 , O 2 , N 2
(între 0  1700 0C) 27,988 + 0,00188  t

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 11 – Huilă 1,38 H2O
(între 0  1700 0C) 33,703 + 0,00209  t
Păcură 1,67  2,10 CO 2
(între 0  1700 0C) 36,781 + 0,01381  t

Temperatura teoretică de ardere (t t) a unui combustibil este temperatura maximă sau limită
care poate fi atinsă teoretic ca rezultat al arderii combustibilului. Ea se calculează ținând cont
de căldura degajată în urma ar derii unității de combustibil și de consumul de căldură datorat
disocierii (descompunerii) parțiale a CO 2 și a vaporilor de apă, care sunt procese endoterme.
it1 21 2Pt
m c m c
     (CG.06.6)
unde: P i = puterea cal orică inferioară a combustibilului (în kJ/kg sau kJ/m3N);
m 1 , m 2 …  cantitățile de părți componente ale produselor de ardere la 1 kg de
combustibil ars (în kg);
1 2c ,c …  căldurile specifice medii pentru părț ile componente ale produselor de ardere
a combustibilului (în kJ/kmol·grd) (vezi Tabelul CG.06.5).
Temperatura reală (tr) este temperatura de ardere măsurată în condiții concrete de exploatare.
Deoarece o parte din căldura degajată prin combustie se pierde în mediul exterior (prin
convecție și radiație), iar arderile combustibililor sunt de obicei incomplete, rezultă că
temperatura reală este mai mică decât cea teoretică (t r < t t).
Arderea combustibililor este caracterizată de un randament termic , care se e xprimă prin
raportul dintre temperatura reală și cea teoretică de ardere:
rtermic
tt100t   (CG.06.7)

CG.06.2. Combustibili pentru motoare cu ardere internă
Motoarele termice sunt dispozitive care transformă energia chimică a unui combusti bil în
energie termică și apoi în energie mecanică. În general, motoarele cu ardere internă folosesc
combustibili petrolieri obținuți prin prelucrarea țițeiului. Aceasta presupune un ansamblu de
tratamente fizice și chimice, conform schemei din Fig. CG.06. 2.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 12 –
Figura CG.06.2. Schema generală de prelucrare a țițeiului pentru obținerea combustibililor
petrolieri și a lubrifianților .

Combustibilii petrolieri, în funcție de caracteristicile funcționale ale motoarelor în care se
utilizează și în funcție de comp oziția lor chimică, se diferențiază în:
– benzine , folosite în motoare cu aprindere prin scânteie;
– motorine , utilizate în motoarele cu aprindere prin compresie;
– petroluri , pentru turbomotoare.

A. BENZINE
Din punct de vedere chimic, benzinel e sunt amestecuri de hidrocarburi C 5  C10 din clasa
alcanilor (parafinice), cicloalcanilor (naftenice), aromatice și nesaturate cu catenă liniară
(olefinice), în cantități variabile (Tabelul CG.06.6).

Tabelul CG.06.6. Compoziția chimică (în %) a benzinel or românești .
Benzine auto CO/R* Benzine de aviație CO/R* Tipuri de
hidrocarburi
75 90 98 91/96 100/130 115/145
Parafinice 54 – 67 65 – 80 69 – 81 67 – 82 70 – 83 85

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 13 – Naftenice 20 – 30 14 – 27 10 – 18 16 – 25 12 – 20 7
Aromatice 4 – 25 3 – 14 1 – 20 5 – 17 1 – 20 8
Olefinice 1 – 4 0,8 – 4 1 – 3,5 0,5 – 3,5 0,5 – 3,5 1
CO/R* = cifră octanică pe monocilindru determinată prin metoda Research.
În benzine, în general, procentul de carbon este de 80 – 82 %, iar cel de hidrogen de 14 – 15 %.
Benzine le cu conținuturi mari de izoalcani (cu lanțuri puternic ramificate) sunt de calitate
superioară, iar cele care conțin mulți normal  alcani cu lanțuri liniare lungi, sunt de calitate
inferioară. Hidrocarburile aromatice ușoare, monociclice (de ex.: benzen , toluen, xileni), având
o stabilitate chimică ridicată, îmbunătățesc proprietățile antidetonante ale benzinelor.
Caracteristici ale benzinelor:
a) Comportarea benzinelor la arderea în motor
Motoarele cu aprindere prin scânteie (produsă de bujie) realizeaz ă transformarea energiei
chimice a combustibilului (benzina) în energie mecanică, prin arderea amestecului
combustibil/aer într -un cilindru cu piston mobil.
Pistonul, în mișcarea sa, comprimă amestecul benzină/aer, determinând creșterea presiunii și a
temp eraturii. Aprinderea amestecului carburant se produce înaintea terminării cursei de
compresie. Dacă flacăra rezultată progresează treptat în camera de combustie, consumând tot
amestecul, atunci are loc o combustie fără detonație sau o ardere normală .
În an umite condiții de funcționare a motorului și în cazul anumitor benzine, temperatura și
presiunea gazelor nearse, pot determina autoaprinderea acestora într -o zonă aflată înaintea
frontului de flacără al arderii normale. Acest fenomen se numește detonație ; el conduce la o
serie de incoveniente în funcționarea motorului (micșorarea randamentului și a puterii
motorului, scăderea temperaturii gazelor de ardere în care apar scântei și negru de fum,
creșterea căldurii degajate prin pereții cilindrului ducând la s upraîncălzirea pistoanelor,
creșterea presiunii gazelor din cilindru și apariția de vibrații etc.). În scopul evitării
fenomenului de detonație, se urmărește prepararea unor benzine în care să predomine izoalcanii
și aromatele, care rezistă la detonație.
b) Cifra octanică (C.O.)
Cifra octanică este cel mai important criteriu în determinarea calității antidetonante a unei
benzine. Cu cât C.O. are o valoare mai mare, cu atât benzina are o rezistență la detonație mai
ridicată.
C.O. se determină prin compararea benzinei cu un combustibil etalon a cărui C.O. se cunoaște.
Benzina analizată și combustibilul etalon trebuie să aibă o comportare identică la detonație, în
condiții identice de testare.
Combustibilul etalon este un amestec de două hidrocarburi pure, cu proprietăți detonante opuse:
– izooctanul (C 8H18), care are o structură moleculară ramificată:

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 14 –

Izooctanul are o stabilitate chimică mare, admite compresie maximă și este puternic
antidetonant. Convențional i se atribuie C.O. = 100.
– n – heptanul (C 7H16), care are o structură liniară:

Normal -heptanul admite o compresie mică, este foarte sensibil la aprindere prin comprimare
(detonează foarte ușor). Convențional i se atribuie C.O. = 0.
Cifra octanică (C.O.) a unei benzine reprezintă procentul în volume de izooctan dintr -un
combustibil etalon care are aceeași sensibilitate la detonație ca și benzina analizată, în condiții
identice de testare.
Ex.: o benzină cu C.O. = 90 detonează identic ca și combustibilul etalon care conține 90 %
izooctan și 10 % n – heptan.
Practic, C.O. a unei benzine se determină pe un motor monocilindru în patru timpi, cu un raport de
compresie variabil, care se cuplează la un motor electric asincron (el asigură pornirea motorului și
apoi turația constantă a acestuia). Determinarea C.O. pe monocilindru se poate executa fie prin
metoda Research (C.O./R), fie prin metoda Motor (C.O./M), care diferă prin condițiile de
funcționare ale monocilindrului.
c) Volatilitatea benzinelor
Volatilitatea se definește ca fiind tendința benzinelor de a trece, în anumite condiții de presiune
și temperatură, din fază lichidă în fază de vapori. Această caracteristică dă informații privind
comportarea benzinei în motor, respectiv posibilitatea pornirii ușoare la rece, punerea în
sarcină, capacitatea de accelerare, depunerile din camera de ardere etc.
Fracțiunile ușoare din benzină influențează tensiunea de vapori a benzinei, care exprimă
capacitatea combustibilului de a se vaporiza în anumite condiții de temperatură și presiune.
Mărimea tensiunii de vapo ri dă informații privind posibilitatea apariției unor “dopuri” de vapori
ce pot conduce la oprirea funcționării motorului.
d) Stabilitatea benzinelor
Stabilitatea este determinată de conținutul în gume (produse complexe de oxidare, polimerizare
și condensa re ale hidrocarburilor din produsul petrolier) și de tendința benzinei de a forma
aceste gume exprimată prin perioada de inducție.
Perioada de inducție este timpul (în minute) ce se scurge de la punerea benzinei în contact cu
oxigenul, la o presiune de 7 d aN/cm2 și temperatura de 100 0C, până în momentul în care începe o
puternică absorbție a oxigenului de către benzină.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 15 – B. MOTORINE
Motorinele (combustibilii Diesel) sunt fracțiuni petroliere (conțin hidrocarburi C 12  C18) cu
densitatea 850  890 kg/m3 și temperatura de fierbere de 200 – 370 0C.
Motorinele se caracterizează prin proprietăți opuse benzinei, respectiv hidrocarburile
componente trebuie să se autoaprindă ușor.
Caracteristici ale motorinelor:
Motorinele se utilizează drept combustibili în motoare le Diesel, unde amestecul motorină/aer se
autoaprinde datorită presiunii și temperaturii mari din cilindrul motorului. La admisie are loc
intrarea în cilindrul motorului doar a aerului. Apoi, combustibilul se injectează în aerul din
cilindru, aproape de sf ârșitul cursei de compresie a pistonului.
Comportarea la autoaprindere a unei motorine se apreciază cu ajutorul unor caracteristici,
precum: temperatura de autoaprindere, cifra cetanică și indicele Diesel.
a) Temperatura de autoaprindere (t a)
Temperatura d e autoaprindere reprezintă temperatura minimă de încălzire la care motorina se
aprinde singură (fără intervenția unei surse externe de inițiere a oxidării). Ea depinde de
stabilitatea termică la oxidare a componentelor motorinei și de presiune:
– hidrocarb urile aromatice au temperatura de autoaprindere foarte ridicată, urmând apoi
cicloalcanii și alcanii;
– creșterea presiunii determină scăderea temperaturii de autoaprindere.
b) Cifra cetanică (C.C.)
Cifra cetanică exprimă capacitatea de autoaprindere a mo torinei; cu cât C.C. are o valoare mai
mare, cu atât motorina se aprinde mai ușor. C.C. se determină prin compararea motorinei cu un
combustibil etalon cu C.C. cunoscută. Motorina analizată și combustibilul etalon trebuie să
aibă o comportare similară la a utoaprindere, în condiții identice de testare.
Combustibilul etalon este un amestec de două hidrocarburi pure, cu comportare contrară la
autoaprindere:
– cetanul (C 16H34) cu structură moleculară liniară:

El are o stabilitate mică la autoaprindere, datorită formei liniare și lungimii catenei.
Convențional, cetanului i se atribuie C.C. = 100.
– α – metil naftalina (C 10H7  CH 3) are o moleculă biciclică:

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 16 – Ea are o rezistență mare la autoaprindere, datorită moleculei sale compacte. Convențional i se
atribuie C.C. = 0.
Cifra cetanică (C.C.) a unei motorine reprezintă procentul în volume de cetan dintr -un
combustibil etalon, care se comportă identic la autoaprindere ca și motorina testată, în condiții
similare de testare pe monocilindru.
C.C. este direct influențată de stabilitatea termică a hidrocarburilor ce intră în componența
motorinei. Prin urmare C.C. crește în ordinea:
hidrocarburi aromatice < naftenice < izoparafinice < normal parafinice
c) Indicele Diesel (I.D.)
Indicele Diesel este o mărime conve nțională bazată pe rela ția dintre densitatea relativă și
punctul de anilină, pe de o parte și con ținutul în hidrocarburi aromatice și parafinice din
combustibil, pe de altă parte.
I.D. este un criteriu important în aprecierea gradului de stabilitate sau se nsibilitate la
autoaprindere a unei motorine, în funcție de proprietățile sale fizice: punctul de anilină și
densitatea relativă. Un indice cu valoare mare denotă o antidetonan ță mare, și invers.
– Punctul de anilină (A) este temperatura minimă la care vol ume egale de motorină și anilină
proaspăt distilate formează o singură fază (se amestecă complet).
El este dependent de conținutul de hidrocarburi parafinice al motorinei, crescând odată cu
creșterea proporției de aceste hidrocarburi.
Punctul de anilină se determină experimental în 0C și se transformă în 0F (grade Fahrenheit ) cu
ajutorul relației:
9A[ F] t [ C] 325     (CG.06.8)
– Densitatea relativă,20
4d, reprezintă raportul dintre densitatea motori nei la +20 0C și cea a
apei la + 4 0C.
Dacă determinarea experimentală s -a făcut la o altă temperatură (t), atunci 20
4dse calculează cu
relația:
20 t
4 4d d c (t 20)    , în g/cm3 (CG.06.9)
unde: t
4d = densitatea relativă la temperatura t, determinată experimental;
c = coeficientul de corecție pentru temperatură (Tabelul CG.06.7).

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 17 – Tabelul CG.06.7. Coeficientul de corecție pentru temperatură .
t
4d c
(la variația
temperaturii cu 1 0C) t
4d c
(la variația
temperaturii cu 1 0C)
0,70 0,000910 0,79 0,000778
0,71 0,000884 0,80 0,000765
0,72 0,000870 0,81 0,000752
0,73 0,000857 0,82 0,000738
0,74 0,000844 0,83 0,000712
0,75 0,000831 0,84 0,000699
0,76 0,000818 0,85 0,000685
0,77 0,000805 0,86 0,000673
0,78 0,000792 0,87 … 0,000660 …

Densitatea t
4d se calculează cunoscând densitatea relativă aparentă (d’) determinată
experimental cu ajutorul densimetrelor, ar eometrelor, picnometrelor sau cu balanța Mohr –
Westphal :
t
4d (0,99823 – 0,0012) · d' + 0,0012 , în g/cm3 (CG.06.10)
unde: 0,99823 = densitatea apei la + 20 0C;
0,0012 = densitatea aerului la + 20 0C și 760 mm Hg.
O altă densitate etalon fol osită practic este densitatea 15,56
15,56d , care se poate calcula cunoscând
valoarea lui 20
4d:
15,56 20
15,56 4d d + c' , în g/cm3 (CG.06.11)
unde: c’ = coeficientul de corecție a l densității (Tabelul CG.06.8).

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 18 – Tabelul CG.06.8. Coeficientul de corecție al densității .
20
4d c’ 20
4d c’
0,700 – 0,710 0,0051 0,780 – 0,790 0,0046
0,710 – 0,720 0,0050 0,790 – 0,800 0,0046
0,720 – 0,730 0,0050 0,800 – 0,810 0,0045
0,730 – 0,740 0,0049 0,810 – 0,820 0,0045
0,740 – 0,750 0,0049 0,820 – 0,830 0,0044
0,750 – 0,760 0,0048 0,830 – 0,840 0,0044
0,760 – 0,770 0,0048 0,840 – 0,850 0,0043
0,770 – 0,780 0,0047 0,850 – 0,860 … 0,0042 …

Un alt tip de de nsitate este densit atea în grade API (American Petroleum Institute), care este
scara areometrică pentru indicarea densității produselor petroliere. Această densitate se
calculează cunoscând densitatea 15,56
15,56d :
15,56
15,56141,5d API 131,5
d   , în 0API (CG.06.12)
Cunoscând densitatea (d 0API) și punctul de anilină (A) se poate calcula Indicele Diesel al unei
motorine:
d API A( F)I.D.100  
(CG.06.13)
I.D. se poate determina și prin folosirea nomogramei din Fig. CG. 06.3, cunoscând d 0API și A
(0F).
Cu cât I.D. este mai mare cu atât sensibilitatea la autoaprindere a motorinei analizate este mai
ridicată. În general, I.D. pentru motorine variază între 45  76.
Între I.D. și C.C. ale unei motorine există o relație de tipul:
m2C.C. I.D. 0,1224 t 19,8243     (CG.06.14)
unde: tm = temperatura medie de fierbere a motorinei (în 0C).

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 19 –

Figura CG.06.3. No mograma folosită pentru determinarea Indicelui Diesel al unei motorine .

d) Cifra de cocs
Cifra de cocs r eprezintă cantitatea de reziduu de cocsificare ce se formează la distilarea fără aer
și piroliza unei cantități de combustibil. Prin încălzirea motorinei în absența aerului, o parte din
ea se volatilizează, iar restul se descompune rezultând gaze și cocs (reziduul f inal al procesului
de cracare prelungită). Practic, determinarea cifrei de cocs se execută cu aparatul Conradson
(cifra de cocs Conradson ) sau cu aparatul Rambbotton (cifra de cocs Rambbotton ). Cocsul
rezultat se calculează cu relația:
r
am% cocs 100m 
(CG.06.15)
unde: mr = masa cocsului rezultat (în g);
ma = masa combustibilului analizat (în g).

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 20 – e) Punctul de congelare
Este temperatura la care un combustibil răcit, în condiții determinate, încetează să mai curgă.
Punct ul de congelare depinde de compoziția și de structura chimică a hidrocarburilor din
compoziția motorinei. Hidrocarburile olefinice și izoalcanii duc la realizarea unui punct de
congelare scăzut al motorinei. Acest aspect este important în procesul de alime ntare al
motoarelor, mai ales în condiții de temperaturi scăzute.
C. COMBUSTIBILI PENTRU TURBOMOTOARE
Spre deosebire de motoarele termice cu piston, unde aerul (care participă la producerea forței
motrice) este introdus în mod discontinuu, turbomotoarele s e bazează pe un flux continuu de
aer.
Arderea combustibilului este aici precedată de o comprimare prealabilă realizată de un
compresor pus în funcțiune de un motor. Turbomotorul este deci o turbină căreia fluidul îi
cedează o parte din energia sa în scopul punerii în funcțiune a compresorului, restul de energie
fiind utilizat pentru a propulsa vehicolul (de ex., avioanele).
Arderea se produce continuu într -un gaz precomprimat și preîncălzit. Viteza de intrare a aerului
este foarte mare. Arderea se realizea ză în condiții termice care depind de temperatura maximă
admisibilă la intrarea în turbină. Sub influența căldurii degajate în procesul de ardere, viteza
fluidului crește, dar presiunea scade ușor. Se poate considera că arderea se produce izobar.
Caracteri sticile combustibililor pentru turbomotoare:
a) Caracteristici de ardere
Din această categorie fac parte testul de fum și cifra de luminozitate .
Testul de fum dă informații privind tendința de formare a unor depuneri de cărbune datorită
descompunerii termi ce a combustibilului pe pereții metalici ai camerei de ardere. Aceste
depuneri pot continua să ardă după oprirea motorului, determinând supraîncălziri locale și
deteriorări ale pieselor metalice.
Tendința de formare a depunerilor de cărbune se estimează în raport cu înălțimea flăcării cu
care combustibilul arde fără să producă fum (I.F.F.); ea depinde de structura și masa
moleculară a hidrocarburilor din componența combustibilului și de prezența compușilor cu sulf.
Hidrocarburile parafinice cu catenă normal ă au I.F.F. ridicate. Odată cu scăderea lungimii
catenei și cu creșterea ramificării ei, I.F.F. scade. Hidrocarburile aromatice au cele mai joase
I.F.F.
Cifra de luminozitate. Gazul de ardere realizează un schimb de căldură cu pereții metalici din
sistem p rin convecție și radiație. Puterea unui motor este limitată de temperatura acestor părți
metalice. Un combustibil care arde cu o flacără luminoasă determină încălzirea mai puternică a
pieselor metalice, în comparație cu un combustibil care arde cu o flacăr ă neluminoasă,
transparentă și clară. Aceasta va permite o îmbunătățire a performanțelor motorului.
Determinarea cifrei de luminozitate se realizează cu ajutorul luminometrelor. Hidrocarburile

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 21 – parafinice normale și ramificate dau flacăra clară și au cifre de luminozitate mari. Urmează
naftenele și apoi aromatele.
b) Densitatea
Densitatea permite calcularea greutății combustibilului turbo care, corelată cu puterea calorică,
face posibilă determinarea unor date tehnice ale avionului (decolarea, performanțele lui etc.). În
general densitatea combustibililor turbo are valori de 0,75  0,85 g/cm3.
c) Volatilitatea
Combustibilii turbo sunt supuși la condiții foarte variate de temperatură și presiune la altitudini
mari; pierderea prin vaporizare poate lua forma une i fierberi puternice a combustibilului.
Presurizarea rezervoarelor de combustibil conduce la creșterea greutății avionului. Prezența
aerului dizolvat favorizează vaporizarea și spumarea combustibilului la altitudini mari. Aceste
condiții specifice ale zbor ului la altitudine impun condiția de 2 – 3 psi pentru tensiunea de
vapori.
AMELIORAREA CARACTERISTICILOR COMBUSTIBILILOR (ADITIVAREA)
Aditivii sunt compuși chimici care se adaugă în compoziția unui combustibil în scopul
îmbunătățirii calității și deci, a p erformanțelor acestuia.
Aditivii îndeplinesc următoarele funcții într -un combustibil:
– protejează combustibilul față de acțiunea de degradare a agenților fizici și chimici cu care vin
în contact;
– protejează motorul de produșii care rezultă în timpul fun cționării lui;
– conferă caracteristici noi combustibilului.
Tipurile de aditivi ce se utilizează în practică sunt în funcție de compoziția combustibilului și de
domeniul de utilizare a acestuia (Tabelul CG.06.9).

Tabelul CG.06.9. Unele tipuri de aditivi pentru combustibili .
Categoria de aditivi Substanța activă Acțiunea
1. Aditivi pentru benzine:
Aditivi antidetonanți – tetraetilul de plumb,
(C2H5)4Pb
– tetrametilul de plumb,
(CH 3)4Pb
– dietil de seleniu etc. – în cantități mici ei preîntâmpină
fenomen ul de detonație;
– cresc cifra octanică a benzinei.
Aditivi împotriva
formării depunerilor – trimetil fosfatul
– metil – etil fosfatul etc. – înlătură formarea depunerilor
incandescente ce pot determina
aprinderea secundară a amestecului

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 22 – carburant
Aditiv i degivranți – eteri glicolici
– dimetilformamidă
– alcooli inferiori etc. – împiedică formarea gheții pe
carburator
Aditivi anticorozivi – alcooli alifatici
– acizi grași
– aminofosfați etc. – reduc corodarea pieselor meta -lice
care vin în contact cu be nzina
2. Aditivi pentru motorine:
Aditivi acceleratori – azotat de etil
– nitrobenzen
– nitrometan etc. – măresc viteza proceselor de
oxidare inițială și favorizează
procesul de ardere;
– cresc valoarea cifrei cetanice
Aditivi anticongelanți – parafin – fenoli
– produși de condensare ai
naftalinei cu derivați
halogenați etc. – împiedică formarea cristalelor de
hidrocarburi parafinice
Aditivi anticorozivi – săruri de amoniu
– amine grase clorurate
– antrachinona etc. – reduc acțiunea corozivă a
motorinei și a gazelor de ardere
Aditivi contra fumului – sulfonații de bariu – reduc emisia negrului de fum din
gazele de ardere
3. Aditivi pentru combustibilii turbomotoarelor:
Aditivi inhibitori de
gume – dietil – aminoetil – acrilatul
– didecilmetacrilatul e tc. – cresc sensibilitatea termică și
împiedică formarea de depuneri
Aditivi degivranți – alcool izopropilic
– glicolul în amestec cu
glicerina etc. – evită formarea de gheață și
înfundarea filtrelor

CG.06.3. Biocombustibili

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 23 – Societatea umană, ca efect al dezvoltării tehnologice, este confruntată în prezent cu o creștere
tot mai pronunțată a consumurilor de energie și de o dependență tot mai accentuată de consumul
de combustibili convenționali sau fosili , în special de produse petroliere, gaze naturale ș i
cărbuni.
Resursele de combustibili convenționali la nivel global sunt însă limitate. O estimare actuală
(din 2005, realizată de ASPO – The Association for the Study of Peak Oil & Gas ) a acestor
resurse indică faptul că perioadele rămase până la epuizare a rezervelor de combustibili fosili
sunt extrem de scurte (Tabelul CG.06.10).

Tabelul CG.06.10. Estimare realizată în 2005 de ASPO ( The Association for the Study of Peak
Oil & Gas ) privind epuizarea rezervelor de combustibili fosili .
Combustibilul Perioad a de epuizare (ani)
Petrol ( țiței) 45
Gaze naturale 66
Cărbune 206
Uraniu 35 – 100

Utilizările acestor combustibili, pe lângă avantajele pe care le aduc, prezintă și dezavantaje,
principalul fiind emisia de substan țe poluante pentru mediul înconjurăt or. Cre șterea gradului de
poluare atmosferică este principalul factor ce determină schimbări în echilibrul climatic atât la
scară locală cât și globală. Dintre gazele cu efect de seră emanate în atmosferă cele mai mari
procente sunt de ținute de dioxidul de carbon (CO 2) – 69 %, oxizii de azot (N 2O, NO și NO 2) –
22 % și metan (CH 4) – 9 %.
Având în vedere aspectele prezentate anterior (reducerea resurselor și poluarea), se impune
găsirea unor soluții rapide și eficiente de înlocuire a energiei și combustibilil or conven ționali.
Pentru rezolvarea acestei probleme, o soluție ar fi data de utilizarea energiilor regenerabile ,
inclusiv a energiei produse de combustibilii neconven ționali regenerabili .
Cele mai utilizate forme de energie regenerabilă sunt: energia sol ară (energia emisă de Soare),
energia geotermală (energia ob ținută din apa fierbinte și aburii capta ți în zonele cu activitate
vulcanică), energia hidrotermală (energia stocată în apele de suprafa ță), energia eoliană (energia
vântului), energia biomasei (e nergia stocată în materiile vegetale sau animale, cu posibilitatea
obținerii de biocombustibili).
1. Biomasa
Biomasa cuprinde tot ceea ce se acumulează pe pământ ca urmare a proceselor biologice, a
creșterii și dezvoltării organismelor vii, existând biomas ă microbiană, vegetală sau animală.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 24 – Biomasa reprezintă frac ția biodegradabilă a produselor, de șeurilor și reziduurilor din
agricultură (inclusiv materiile vegetale și cele animale), domeniul forestier și industriile conexe
acestuia, precum și frac ția biode gradabilă din de șeurile industriale și cele urbane.
Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceasta include
absolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii.
Biomasa este o sursă import antă de hrană, materiale de construc ție, hârtie, medicamente și
chimicale. De asemenea, biomasa reprezintă o materie primă care poate fi utilizată și pentru
produc ția de căldură, energie electrică, combustibili pentru transporturi și bio-produse.
Biomasa ca materie primă implicată în producerea biocombustibililor este variată, iar
caracteristicile și proprietă țile fizico – chimice ale biocombustibililor diferă în func ție de
aceasta.
Resursele de biomasă:
Există o largă varietate de resurse de biomasă prec um:
– culturile cu scopuri energetice:
– copaci cu viteză mare de cre ștere: plopul, salcia, eucaliptul etc.;
– culturile agricole: trestia de zahăr, sfecla de zahăr, grâu, orz, secară, rapi ță, floarea soarelui,
porumb etc.;
– plante perene erbacee cu vitez ă mare de cre ștere: plante leguminoase (lucernă sau trifoi), stuf,
papură, iarba de preerie ( Switchgrass sau Panicum virgatum ) (o plantă perenă ce cre ște în
America de Nord), iarba elefant ( Miscanthus Giganteus ) (iarbă ce cre ște în Africa și Asia), alge
etc.
– reziduuri:
– lemnul provenit din toaletarea copacilor și din construc ții;
– paiele și tulpinile cerealelor;
– alte reziduuri provenite din prelucrarea unor produse alimentare (trestie de zahăr, ceai, cafea,
nuci, măsline etc.).
– deșeuri și sub -produs e:
– deșeurile de la prelucrarea lemnului: tala ș, rumegu ș;
– deșeurile de hârtie;
– frac ția organică din de șeurile urbane;
– uleiurile vegetale uzate și grăsimile animale.
– metanul capturat de la gropile de gunoi, de la sta țiile de tratare a apelor uzate și din bălegar.
În Fig. CG.06.4 sunt prezentate principalele tipuri de biomasă, produsele intermediare care se
obțin și combustibilii finali, împreună cu tehnologia de producere.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 25 –

Figura CG.06.4. Principalele tipuri de biomasă utilizate în producerea bioc ombustibililor și
tehnologiile asociate . (imagine adaptată după
http://www2.unitbv.ro/LinkClick.aspx?fileticket=eKb7fg8DIgo%3D&tabid=4579 )

Tehnologiile de conversie a biomasei pot să producă direct energie (electrică sau termică) sau
prin procedee suplime ntare de conversie, se pot ob ține biocombustibili lichizi sau gazo și.
2. Biocombustibili
Combustibilii neconvenționali (sau alternativi ) reprezintă substanțe sau materiale utilizate
drept combustibili, altele decâ t combustibilii fosili convenționali (petro l, cărbune, gaze
naturale).
Biocombustibilii sunt combustibili neconven ționali produ și din surse bioregenerabile provenite
din natură (biomasă), care în urma arderii în motor produc mai puține emisii poluante care să
afecteze mediul înconjurător.
Principal ele aplicații ale biocombustibililor vizează consumul acestora pentru producerea de
energie necesară pentru încălzire, apă caldă menajeră, motoarele autovehiculelor, energie
electrică etc.
Biocombustibilii obținuți din conversia biomasei se împart în două mari clase (Fig. CG.06.5):
– biocombustibilii primari , utilizați în formă neprocesată pentru generarea energiei electrice și
termice,
– biocombustibilii secundari, rezultați în urma proceselor de conversie.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 26 –

Figura CG.06.5. Clasificarea biocombustibilil or obținuți din biomasă .

Biocombustibilii se pot clasifica în mai multe generații, în funcție de complexitatea tehnologiei
și a proceselor chimice de producție și după natura biomasei utilizate:
– a) Biocombustibili de primă (I) genera ție – sunt ob ținuți prin procese și tehnologii
conven ționale folosind ca biomasă plante bogate în amidon sau zahăr, uleiuri vegetale sau
grăsimi animale. Sunt obținuți din sfecla de zahăr, cereale, plante oleaginoase: rapiță, floarea
soarelui, soia etc. Dezavantajul major est e că biomasa utilizată este comună cu cea folosită
pentru alimentație.
Din această categorie fac parte (Fig. CG.06.6):
– Uleiuri vegetale: cu utilizare directă;
– Biodiesel: se ob ține prin transesterificarea uleiurilor vegetale și a grăsimilor animale;
– Bioetanol: se ob ține prin fermentație;
– Bio-ETBE (este bio -etil-terț-butil -eter): se ob ține din etanol;
– Biogaz (con ține CH 4): se ob ține prin digestia anaerobă a materiilor organice etc.
– b) Biocombustibili de a doua (II) generație – sunt obținuți din ma terii lignocelulozice, prin
recoltarea plantelor care nu sunt destinate alimentației, din biomasa reziduală.
Din această categorie fac parte (Fig. CG.06.7):
– Bioetanol și biobutanol celulozic;
– Biocombustibil Fischer – Tropsch: gazolină, biodiesel;
– Biocombustibili sintetici: gaz BTL (Biomass to Liquid);
– Biogaz din material lignocelulozic: biometanol, bio -dimetil -eter (bio -DME);
– Bio-H2 (bio -hidrogen): se obține din materiale lignocelulozice etc.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 27 –

Figura CG.06.6. Biocombustibili de genera ția I.

Figura CG.06.7. Biocombustibili de genera ția a II -a.
– c) Biocombustibili de a treia (III) genera ție – sunt poten țiali biocombustibili ce s -ar putea
obține din materii prime modificate genetic: plante oleaginoase cu o productivitate crescută de
ulei (de exem plu, alge), biomasă lemnoasă cu conținut mai mic de lignină pentru îmbunătățirea
procesului de prelucrare.
Din această categorie fac parte:
– Biocombustibilii obținu ți din alge.
– d) Biocombustibili de a patra (IV) genera ție – sunt poten țiali biocombustibi li ce s -ar putea
obține din culturi încrucișate sau modificate genetic care absorb în mod specific cantități foarte
mari de CO 2.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 28 – Din această categorie fac parte:
– Bio-H2 obținut prin fermentația biomasei selecționate;
– Bio-H2 obținut prin fotoliza apei, utilizând microorganisme drept catalizator.
Dintre cele patru clase de biocombustibili, doar generația I este dezvoltată la scară industrială,
celelalte generații fiind încă în stadiu de cercetare la scară de laborator sau pilot.
În continuare se prezintă cei mai importan ți biocombustibili utiliza ți în present.
A. Biodiesel
Biodieselul este un biocombustibil compus din esteri mono -alchilici ai acizilor gra și, derivați
ai grăsimilor animale sau vegetale.
Biodieselul (numit și motorină vegetală sau bio -motor ină) este cel mai utilizat biocarburant, ca
substitut al motorinei sau în amestec cu aceasta. Biodieselul este un combustibil simplu de
utilizat, biodegradabil, netoxic, neutru din punct de vedere al carbonului conținut și liber de
sulfuri și hidrocarburi aromate.
Fabricarea biodieselului
Biodieselul este ob ținut în special din produse vegetale sau animale prin procedee specifice.
Materiile prime pentru ob ținerea de biodiesel sunt uleiurile vegetale (obținute din semințe
uleioase de rapiță, soia etc., sau din alge) și grăsimile animale (Fig. CG.06.8). Deasemenea,
pentru ob ținerea de biodiesel se pot folosi și uleiuri folosite (de exemplu, uleiul uzat la
bucătărie, de la autovehicule etc.).

Figura CG.06.8. Materiile prime și producerea biodieselului . (ima gine reprodusă după
http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2011/rom/SacareanuSorin.pdf )

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 29 – Grăsimile și uleiurile sunt formate din trigliceride. Fiecare trigliceridă con ține trei acizi gra și cu
catenă lungă (cu un număr de atomi de carbon cuprins între 8 și 22) care sunt lega ți de o
moleculă de glicerol (glicerină) (Fig. CG.06.9).
Pentru a obține biodiesel, principiul de bază este de a converti gliceridele naturale în produse
lichide care au proprietăți asemănătoare cu motorina clasică Diesel. Pentru aceasta se apelează
la o serie de procedee, cel mai folosit fiind procesul de transesterificare.
Reacția de transesterificare este reac ția trigliceridelor (din grăsime sau ulei) cu un alcool
inferior (metanol, etanol, izopropanol) în prezen ța unui catalizator (hid roxid de sodiu sau de
potasiu). Rezultă esteri (biodiesel) și glicerină, a șa cum se prezintă în Fig. CG.06.9.

Figura CG.06.9. Ob ținerea de biodiesel prin procesul de transesterificare; R 1, R 2 și R3 sunt
radicali alchilici cu un număr de atomi de carbon cuprins între 8 și 22.

Biodieselul este format dintr -un amestec de esteri, adică acizi gra și (proveni ți din gliceride) care
sunt lega ți chimic de câte o moleculă de metanol. În urma procesului de transesterificare,
molecula de glicerol este îndepărtată ap roape complet din compozi ția biodieselului finit și se
utilizează în diverse industrii (cosmetică, alimentară etc.).
Proprietă țile biodieselului
Proprietă țile biodieselului ca și combustibil pentru motoare cu aprindere prin compresie sunt
prezentate în Tab elul CG.06.10.

Tabelul CG.06.10. Principalele caracteristici fizico – chimice ale biodieselului comparativ cu
motorina petrolieră .
Proprietate
(standarde europene) Motorină Biodiesel

Compozi ție Amestec de hidrocarburi (frac țiile
C12 – C18) din clasa a lcanilor
(parafinice), cicloalcanilor Esteri, min. 96,5
%

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 30 – (naftenice), aromatice și nesaturate
liniare (olefinice).
Compozi ție elementală (% gr.) C = 84 – 87
H = 13 – 16
O = 0 C = 78 – 81
H = 11 – 12
O = 7 – 11
Densitate, la 15 °C (g/ml) 0,81 – 0,89 0,86 – 0,92
Viscozitate cinematică, la 40 °C
(mm2/s) 2,0 – 4,5 3,5 – 6,0
Conținut de apă, max. (mg/g) 0,2 0,3
Cenu șă, max. (% gr.) 0,01 0,02
Punct de inflamabilitate (oC) 55 – 80 100 – 180
Indice de aciditate, max. (mg
KOH/g) 0,5 0,5
Cifra cetanică 40 – 55 48 – 65
Indicele Diesel 45 – 59 45 – 59
Putere calorică inferioară (kJ/kg) 41.000 – 42.500 37.500 – 40.600

Avantajele biodieselului:
1. Se obține din materii prime regenerabile, în cea mai mare parte din plante; tehnologia de
producție este ușoar ă și accesibilă.
2. Poate fi folosit ca atare sau combinat cu motorină în diverse propor ții, existând:
– biodiesel de tip B100 – biodiesel pur (100 %);
– biodiesel de tip B20 – biodiesel 20 % și motorină 80 %;
– biodiesel de tip B5 – biodiesel 5 % și moto rină 95 %.
3. Are o putere calorică apropiată de a motorinei, iar arderea este completă.
4. Nu conține sulf, permițând folosirea de catalizatori.
5. Nu este clasificat ca lichid inflamabil, astfel încât poate fi depozitat și transportat fără
autorizație sp ecială; nu necesită schimbări în sistemul de distribuție (pompe, locații etc.).
6. Este netoxic și ușor biodegradabil în mediu, spre deosebire de alți combustibili rezultați din
hidrocarburi fosile; din procesul de realizare a biodieselului nu rezultă rezi duuri care să intre in
contradicție cu normele de mediu; arde cu 75 % mai curat decât motorina.
7. Reduce cu cca. 80 % emisiile de CO 2 și cu 98 % pe cele de sulf în raport cu motorina clasică;
reduce emisiile de particule solide emise în atmosferă cu 75 %, fără fum; mirosul emanațiilor de
la biodiesel este mai plăcut decât cel de la motorine.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 31 – 8. Pe timp de vară, biodieselul poate fi utilizat fără nici o problemă. Biodieselul fără aditivi de
iarnă poate fi utilizat până la temperatura de -7 oC, în timp ce ad ăugarea aditivilor îl face
folosibil până la -20 oC.
9. Poate fi folosit de orice autovehicul, nefiind necesare modificări ale autovehiculelor; nu
afectează în mod substanțial consumul de combustibil sau turația motorului; reduce
semnificativ fumul rezulta t la pornirea autovehiculului.
10. Datorită efectului de lubrifiere superior motorinei, motoarele funcționează mai bine și
rezistă mai mult, iar cu aditivii potriviți se pot mări performanțele motorului; prin folosire,
reduce zgomotul de funcționare al mot orului.
11. Poate fi utilizat drept combustibil și pentru centralele termice individuale sau comerciale și
în centralele de co -generare (energie electrică și termică).
12. Poate asigura independența energetică a fermelor, a unităților economice, iar în per spectivă,
în cazul unor țări cu potențial agricol mare, le poate asigura reducerea dependenței de petrol.
13. Prețul este mai redus decât al combustibililor clasici și, în principiu, acesta poate fi menținu t
constant pe piață, spre deosebire de amplele flu ctuații ale prețurilor combustibililor fosili.
Dezavantajele biodieselului:
– vâscozitatea și punctul de inflamabilitate mai mari decât ale motorinei; fiind mai viscos
procesul de pompare este mai greoi;
– se degradează de patru ori mai rapid decât dieselu l obișnuit, prin urmare nu poate fi utilizat
dacă are o vechime mai mare de șase luni;
– poate degrada o parte din piesele motorului, în special cele din plastic sau cauciuc.
B. Bioetanol
Bioetanolul este alcool etilic (etanol) cu puritate de peste 96,5 % , produs din biomasă și/sau
din frac ția biodegradabilă a de șeurilor.
Bioetanolul poate fi folosit drept combustibil alternativ în principal la motoarele pe benzină. Se
poate utiliza în stare pură ( E100 ) sau în amestec cu benzina în propor ții variate, ca a ditiv al
acesteia în concentra ții de 5 – 85 % din masa totală a amestecului. Amestecurile E5 și E10 (5 %
și respectiv 10 % etanol în amestec cu benzina) sunt deja comercializate în toată lumea,
prezentând până în prezent o bună compatibilitate cu motoarele cu aprindere prin scânteie.
Fabricarea bioetanolului
Bioetanolul se poate produce folosind ca materie primă biomasa ce con ține glucide (zahăr),
amidon sau celuloză (Fig. CG.06.10).
Materia primă ce are la bază zahărul provine în principal din trestia de z ahăr ( Saccharum sp. ),
sfecla de zahăr ( Beta vulgaris L. ) și sorgul zaharat ( Sorghum sacharatum L. ), în timp ce materia
primă cu con ținut bogat în amidon provine din culturile cerealiere precum porumb ( Zea mays ),
grâu ( Triticum aestivum ), orz ( Hordeum vulga re), ovăz ( Avena sativa ), secară ( Secale cereale )
și culturile amidonoase precum cartofi ( Solanum tuberosum ), manioc ( Manihot esculenta ). De
asemenea, utilizarea tehnologiilor avansate pentru procesarea biomasei conținând celuloză
(biomasa lignocelulozică – paie, coceni, arbu ști, arbori, hârtie etc.) poate constitui o metodă
promițătoare pentru producerea bioetanolului.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 32 –

Figura CG.06.10. Culturi energetice utilizate la ob ținerea bioetanolului . (imagine adaptată după
http://biofuels.dbioro.eu/bioetanol.php )

În general, producerea bioetanolului implică următoarele faze (Fig. CG.06.11):
– 1) distrugerea enzimatică/dizolvarea compu șilor glucidici cu masă moleculară mare (amidon,
celuloză) în zaharuri simple (glucoză, maltoză, rafinoză);
– 2) conversia zaharuri lor simple în alcool și CO 2 aplicând procesul de fermenta ție alcoolică
enzimatică:
6 12 6 2 5 2C H O 2C H OH 2CO
glucoza e tan ol 
– 3) purificarea alcoolului, respectiv distilarea și eliminarea apei (prin rectificare, deshidratare).

Figura CG.06.11. Materiile prime și produce rea etanolului . (imagine reprodusă după
http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2011/rom/SacareanuSorin.pdf )

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 33 –
De exemplu, în Fig. CG.06.12 se prezintă schema fluxului tehnologic de ob ținere a
bioetanolului din sfecla de zahăr.

Figura CG.06.12. Schema flux ului tehnologic de ob ținere a bioetanolului din sfecla de zahăr .
(imagine adaptată după http://www.fabricadebani.ro/news.aspx?iid=17024 )
Proprietă ți
Proprietă țile bioetanolului ca și combustibil pentru motoare cu aprindere prin scânteie sunt
prezentate în Tabelul CG.06.11.

Tabelul CG.06.11. Principalele caracteristici fizico – chimice ale bioetanolului (variantele E100
și E85) comparativ cu benzina petrolieră .
Proprietate
(standarde europene) Benzină Bioetanol
E100 Bioetanol
E85
Compozi ție amestec de hid rocarburi
(frac țiile C6 – C10) din clasa
alcanilor (parafinice),
cicloalcanilor (naftenice),
aromatice și nesaturate liniare
(olefinice) Etanol, min.
96,5 % Etanol 85 % +
hidrocarburi din
benzină 15 %
Compozi ție elementală
(% gr.) C = 85 – 88 C = 52,2 C = 56 – 58

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 34 – H = 12 – 15
O = 0 – 4 H = 13,1
O = 34,7 H = 13 – 14
O = 29 – 30
Densitate, la 20 °C
(g/ml) 0,69 – 0,79 0,79 0,78 – 0,79
Punct de fierbere (°C) 150 – 225 49 – 80 78,4
Presiune de vapori, la 38
°C (kPa) 48 – 103 15,9 38 – 83
Punct de inflamab ilitate,
min. (oC) –42 16,6 > –42
Indice de aciditate, max.
(mg KOH/g) 3 0,5 0,8 – 2
Cifra Octanică
(Research) 90 – 100 108,6 105 – 107
Putere calorică
inferioară (kJ/kg) 30.000 – 44.000 21.100 22.400 – 22.900

Avantajele bioetanolului:
– Bioetanolu l este biodegradabil și mult mai pu țin toxic decât combustibilii fosili.
– Etanolul anhidru (cu un con ținut de apă < 5 %) se poate utiliza în stare pură ( E100 ) sau în
amestec cu benzina în orice propor ții:
– în cantită ți scăzute (5 – 25 %), iar biocombusti bilii sunt cunoscu ți sub codul E5 – E25 ,
– în propor ții ridicate (85 – 95 %), combustibili cunoscu ți sub codul E85 – E95 .
Prin combinarea etanolului cu benzina se îmbunătă țește considerabil cifra octanică și se ob ține
un amestec oxigenat cu ardere mai bu nă, care reduce emisiile poluante.
– În procent mic, de până la 5 %, poate fi amestecat cu carburantul conven țional, nefiind
necesare modificări ale motorului.
– Prezen ța oxigenului în structura moleculară a etanolului asigură mic șorarea necesarului de
oxigen pentru ardere.
– Prin încurajarea utilizării bioetanolului se consolidează economia rurală.
– Bioetanolul poate fi integrat u șor în sistemul existent de transport și de distribu ție a
carburan ților.
Dezavantajele bioetanolului:
– Puterea calorică a bioe tanolului este mai mică decât cea a benzinei, fapt ce determină
micșorarea autonomiei de deplasare a vehiculelor.
– Tendin ța de reducere a puterii efective a motorului la un debit constant de etanol ca urmare a
puterii calorice mai reduse a acestuia, compa rativ cu benzina (la arderea etanolului se degajă o
cantitate de energie cu circa 60 % mai mică decât în cazul arderii unei cantită ți echivalente de
benzină).

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 35 – – Din cauza riscului pe care îl reprezintă pentru coroziunea motorului, etanolul utilizat drept
carburant trebuie să fie cât mai pur (să conțină cât mai pu țină apă).
– Utilizarea alcoolului etilic pur drept substituent total al benzinei clasice impune modificări
majore ale motoarelor ce echipează autoturismele actuale și, deci, investiții mari în sect orul
construcției de automobile și în rețeaua de distribuție a carburanților.
– Dificultatea pornirii la rece a motorului, determinată de presiunea redusă de vapori la
temperaturi joase; în cazul utilizării etanolului pur, pornirea la rece poate fi solu ționată prin
folosirea de carburan ți auxiliari (benzină sau gaz petrolier lichefiat – GPL) sau ameliorarea
pulverizării (etanolul necesită pentru vaporizare de 2,6 ori mai multă căldură, comparativ cu
benzina).
– Tendin ța de cre ștere a frecven ței incidentelor survenite la func ționarea motorului la cald ca
urmare a formării dopurilor de vapori și a emisiilor de alcool (punctul de fierbere a etanolului
este mai coborât, comparativ cu benzina).
– Bioetanolul are calită ți defavorabile de ungere, determinate de vis cozitatea redusă a acestuia și
care afectează direct cuplurile de frecare, în primul rând la nivelul pompei și în sec țiunea de
înaltă presiune a instala ției de alimentare.
– Incompatibilitatea cu uleiul de ungere și cu materiale de tipul elastomerilor, cu care vine în
contact.
C. Uleiuri vegetale
În lume există peste 200 de specii de plante utilizate pentru producerea uleiurilor. Multe dintre
ele sunt folosite fie pentru extracția uleiurilor esențiale (aromatice și de uz medicinal), fie
pentru obținerea ul eiurilor tehnice (de ex. lubrifianții). Restul sunt utilizate pentru producerea
uleiurilor și grăsimilor comestibile și, mai recent, pentru producerea de biocombustibili.
Uleiurile vegetale fac parte din categoria combustibililor oxigena ți (con țin între 4 și 12 %
oxigen) și sunt amestecuri naturale complexe de compuși din clasa lipidelor. Alături de
trigliceride, care sunt majoritare (97,5 – 99 % din masa totală), mai apar mici cantită ți de lipide
compuse (fosfolipide), în special fosfogliceride, cerebrozid e și substanțe rezultate prin hidroliza
lipidelor simple sau compuse (acizi gra și, alcooli superiori, steroli, carotenoide și vitamine
liposolubile).
Uleiul vegetal pur utilizat drept biocombustibil este definit ca fiind uleiul produs din semin țe
oleagino ase prin presare, extrac ție sau proceduri comparabile, crud sau rafinat, dar
nemodificat chimic, fiind compatibil cu tipul de motor în care este folosit și corepunde
cerin țelor de emisii în mediul înconjurător.
Uleiul vegetal pur este obținut prin presarea semințelor de plante (floarea soarelui, rapiță, soia,
ricin, cereale, cafea, alune, arahide etc.). Cele mai des utilizate uleiuri drept combustibil pentru
motoare sunt cele de rapi ță și floarea soarelui.
Procesarea uleiului din semințe presupune parcurge rea următoarelor etape:
– 1) Curățirea și pregătirea semințelor;
– 2) Producerea uleiului crud prin presare sau extracție;
– 3) Tratarea/rafinarea uleiului.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 36 – Uleiul vegetal poate fi folosit ca atare (ulei crud) după presare sau extrac ție. Prezen ța
fosfolipi delor (numite și „gume”) în componen ța uleiului vegetal crud duce însă la o serie de
inconveniente în func ționarea motoarelor, cum ar fi: reducerea cifrei cetanice, o scădere vizibilă
a randamentelor termodinamice, acumulări de depuneri sau geluri (calamin ă) pe componentele
motorului și chiar avarii ale motorului.
După extragere, uleiul crud este rafinat în scopul eliminării „gumelor” (procesul se nume ște
degumare). Aceste „gume” se află însă în echilibru termochimic cu componenta majoră, uleiul
vegetal și, prin urmare, sunt greu de eliminat. Rafinarea completă constă în degumarea și
neutralizarea uleiului în scopul separării mucilagiului și a acizilor grași liberi, urmate de
procesul de albire și dezodorizare. Uleiul tratat în acest mod este cunoscut și su b numele de ulei
RBD (din engleză: refined, bleached, deodorized = rafinat, albit, dezodorizat).
În prezent se utilizează următoarele tehnici sau metode de rafinare:
– sedimentarea: se realizează prin depunerea impurită ților datorită gravita ției; dezavanta jul
metodei constă în pierderea unei mari cantită ți de ulei în sediment;
– filtrarea, ultrafiltrarea și centrifugarea: folosind mase filtrante clasice (celulozică, cărbune
filtrant etc.) sau speciale (membrane, site moleculare); necesită însă un consm mare de energie
cu rezultate minime;
– degumarea cu vapori de apă, urmată de o degumare enzimatică sau cu acizi (cu acid sulfuric,
acid clorhidric, acid fosforic) – este cel mai des procedeu folosit în prezent.
O parte din uleiurile vegetale se pot prelucra ch imic în continuare prin procedeul de esterificare,
rezultând combustibilii de tip biodiesel. În Fig. CG.06.13 se prezintă producerea de uleiuri
vegetale și de biocarburan ți din uleiuri vegetale.

Figura CG.06.13. Producerea de uleiuri vegetale și de bioca rburan ți din uleiuri vegetale .
(imagine adaptată după http://multilingual.bionetsyst.com/images/docs/9966193561335502696.pdf )

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 37 –
Proprietă țile uleiurilor vegetale sunt prezentate în Tabelul CG.06.12.

Tabelul CG.06.12. Principalele caracteristici fizico – chimice ale uleiurilor vegetale comparativ
cu motorina petrolieră .
Proprietate
(standarde
europene) Motorină Ulei de
rapiță Ulei de
floarea
soarelui Ulei
de
soia Ulei
de in Ulei de
semnin țe
de
bumbac Ulei
de
ricin Ulei de
măsline
Densitate, la
15 °C (g/ml) 0,81 –
0,89 0,91 –
0,92 0,91 –
0,93 0,91 –
0,93 0,93 0,91 –
0,93 0,91 0,92
Viscozitate
cinematică, la
20 °C (mm2/s) 4 – 6 74 66 63,5 51 89,4 71 83,8
Cifra cetanică 40 – 55 40 35,5 38,5 – 41 – 7,1
Punct de
inflamabilitate
(oC) 55 – 80 240 225 –
235 225 –
240 225 –
235 232 230 225 –
235
Indice de
aciditate, max.
(mg KOH/g) 0,5 0,6 0,6 – 4
0,6 – 4 0,6 0,6 0,6 0,4 –
0,6
Putere calorică
inferioară
(MJ/kg) 41 – 42,5 37,6 37,1 37,1 37 36,8 37,2 37,8

Avantajele uleiurilor vegetale:
– Se pot utiliza singur e sau în amestec cu motorina (deoarece în stare pură nu au calită țile cerute
de motoare).
– Ace ști combustibili sunt biodegradabili și nu afectează calitatea mediului.
– Se pot depozita mai mult de un an la temperaturi constante între 10 și 30 oC fără a se degrada
calitativ;
– Au un randament deosebit de ridicat de ob ținere, respectiv raportul dintre energia ob ținută în
final, raportată la energia consumată pentru ob ținerea plantei și prelucrarea acesteia.
– Uleiul vegetal nu este inflamabil, prezintă o ma re siguran ță în exploatare și poate fi stocat în
bidoane și rezervoare, în subteran și pe sol, oriunde fără restric ții.
– Poate înlocui în orice propor ție (până la 100 %) și în orice perioadă motorina folosită la
lucrările agricole.

CHIMIE*C * CG. COMPUȘI CHIMICI DE IMPORTANȚĂ TEHNICĂ

– 38 – Dezavantajele uleiurilo r vegetale:
– Depozitarea uleiurilor vegetale pe termen lung poate conduce la oxidare (râncezire), în special
în zonele calde, deoarece oxigenul este de opt ori mai solubil în grăsimi decât apa. Cu cât
grăsimile sunt mai polinesaturate, cu atât procesul de râncezire este mai rapid. Expunerea la aer,
lumină și căldură este cauza principală a procesului de oxidare și, din acest motiv, uleiurile
trebuie depozitate în recipiente etanșe, ferite de soare. Durata de păstrare poate fi prelungită
prin adăugarea de a ntioxidanți care asigură, de asemenea, și o mai mare periodă de păstrare a
biodieselului rezultat din procesare.
– Puterea calorică superioară a uleiurilor este cu aproximativ 11 % mai mică decât cea a
motorinei.
– Volatilitatea uleiurilor vegetale este in ferioară motorinei.
– La temperaturi scăzute, pornirea motoarelor alimentate cu ulei va fi mai dificilă decât în cazul
alimentării cu combustibili clasici; în condiții de funcționare la cald a motoarelor, uleiul se va
aprinde ca un combustibil cu cifră oct anică mai ridicată.