AN-R-034
2024-06
Oxidationsstabilität von Diesel, Biodiesel und Mischungen
Zuverlässige Messungen der Oxidationsstabilität in Diesel, Biodiesel und Mischungen gemäß EN 14112, EN 15751 und EN 16568
Zusammenfassung
Im Vergleich zu Dieselkraftstoff aus Erdöl verursacht Biodiesel weniger Emissionen und gilt als nachhaltig und umweltfreundlich. Biodiesel kann in jedem beliebigen Verhältnis mit Dieselkraftstoff auf Erdölbasis gemischt werden. In vielen Ländern wird Biodiesel daher konventionellem Dieselkraftstoff zwischen 5 % und 15 % (V/V) beigemischt. Je nach Typ des Diesel-Verbrennungsmotors kann der Biodieselanteil deutlich höher sein oder sogar zu 100 % als reiner Biodieselkraftstoff verwendet werden.
Allerdings muss die Qualität sowohl des Biodiesels als auch seiner Mischungen überwacht werden. Einer der wichtigsten Parameter ist die Oxidationsstabilität des Kraftstoffs. Bei der Biodieselherstellung hemmt die Zugabe und Wirkung von Antioxidantien (z.B. Ascorbylpalmitat) die Autoxidation und erhöht damit die Oxidationsstabilität [1]. Der 893 Professional Biodiesel Rancimat ist ein Analysesystem zur einfachen und sicheren Bestimmung der Oxidationsstabilität von Biodiesel und dessen Mischungen gemäß den Normen EN 14112, EN 15751 und EN 16568.
Probe und Probenvorbreitung
Diese Anwendung wird anhand verschiedener Kraftstoffproben demonstriert, die in Tabelle 1 aufgeführt sind.
Eine Probenvorbereitung ist nicht erforderlich.
Durchführung
Die Bestimmungen werden mit einem 893 Professional Biodiesel Rancimat durchgeführt (Abbildung 1).
Eine geeignete Probenmenge wird in das Reaktionsgefäß eingewogen und anschließend die Analyse gestartet.
Bei der Biodiesel-Rancimat-Methode wird die Probe einem Luftstrom bei einer konstanten Temperatur zwischen 80 – 150 °C ausgesetzt. Leichtflüchtige sekundäre Oxidationsprodukte werden mit dem Luftstrom in das Messgefäß überführt und dort in der Messlösung absorbiert.
Die Leitfähigkeit der Messlösung wird kontinuierlich aufgezeichnet. Durch die Bildung sekundärer Oxidationsprodukte kommt es zu einem Anstieg der Leitfähigkeit. Die Zeit bis zum Auftreten dieses deutlichen Leitfähigkeitsanstiegs wird als «Induktionszeit» bezeichnet und ist ein guter Indikator für die Oxidationsstabilität (Abbildung 2).
Darüber hinaus zeigt eine Leistungsregression, dass die Biodiesel-Mischungen bezogen auf die entsprechende Induktionszeit ein Bestimmtheitsmaß von 0,9996 erreichten (Abbildung 3). Dies beweist die Genauigkeit des 893 Professional Biodiesel Rancimat.
Ergebnisse
| Probe (n = 4) | Mittelwert in h | SD(rel) in % |
|---|---|---|
| 100% Diesel ohne Biodieselanteil |
N / A* | N / A* |
| 100 % Biodiesel (aus organischen Abfällen hergestellt) | 6,15 | 1,2 |
| Diesel-Mischung mit 30 % Biodiesel (V/V) | 13,55 | 0,9 |
| Diesel-Mischung mit 20 % Biodiesel (V/V) | 17,15 | 1,0 |
| Diesel-Mischung mit 10 % Biodiesel (V/V) | 27,31 | 1,6 |
* 100 % Diesel ist sehr oxidationsbeständig. Bei der verwendeten Temperatur von 110 °C gibt es innerhalb eines angemessenen Zeitraums keine Induktionszeit.
Fazit
Die Oxidationsstabilität von Biodiesel und seinen Mischungen mit Dieselkraftstoffen ist ein wichtiger Parameter, der in einer Reihe von Standardmethoden aufgeführt ist. Diese Methoden definieren die Mindestqualitätsanforderungen für Biodiesel, der als Fahrzeugkraftstoff oder Heizöl vermarktet wird.
Mit dem Rancimat kann die Oxidationsstabilität von Biodiesel und dessen Mischungen für mehrere Proben gleichzeitig mittels acht Messpositionen in zwei Heizblöcken bestimmt werden, was den Durchsatz im Labor erhöht. Das eingebaute Display zeigt den Status des Instruments und jeder einzelnen Messposition an. An jeder Messposition am Gerät befindet sich eine Taste, mit der die jeweilige Messung gestartet werden kann.
Durch die Verwendung praktischer Einwegreaktionsgefäße und spülmaschinenfestem Zubehör wird der Reinigungsaufwand auf ein Minimum reduziert. Dies spart Zeit und Geld und verbessert die Genauigkeit sowie Wiederholbarkeit erheblich.
In dieser Anwendung wurden Diesel, Biodiesel und verschiedene Mischungen aus beiden getestet. Da reiner Dieselkraftstoff selbst sehr oxidationsstabil ist, konnte innerhalb einer angemessenen Zeit bei 110 °C keine Induktionsphase gefunden werden. Für Biodiesel und alle getesteten Mischungen funktionierte die Bestimmung jedoch sehr gut.
In einer Leistungsregression wurde außerdem gezeigt, dass die Mischungen mit der entsprechenden Induktionszeit ein Bestimmtheitsmaß von 0,9996 erreichten, was die überlegene Genauigkeit des 893 Professional Biodiesel Rancimat für diese Analyse belegt.
Referenzen
- Metrohm AG. Oxidation Stability of Fatty Acid Methyl Esters (FAME, Biodiesel) – Reliable and Accurate Determination of the Oxidation Stability of Biodiesel According to EN 15751; AN-R-009; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2024.
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