Επίπτωση προσθήκης ανανεώσιμων υποκατάστατων στην σταθερότητα ναυτιλιακών καυσίμων

Τσίτσιος, Ιωάννης; Tsitsios, Ioannis

dc.contributor.author	Τσίτσιος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Tsitsios, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2017-12-18T09:58:50Z
dc.date.available	2017-12-18T09:58:50Z
dc.date.issued	2017-12-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46110
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14997
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ανανεώσιμα υποκατάστατα	el
dc.subject	Οξειδωτική σταθερότητα	el
dc.subject	Μικροβική σταθερότητα	el
dc.subject	Φυσικοχημικές ιδιότητες	el
dc.subject	Ναυτιλιακά καύσιμα	el
dc.subject	Marine fuels	en
dc.subject	Biofuels	en
dc.subject	FAME	en
dc.subject	HVO	en
dc.subject	GTL	en
dc.subject	Oxidation	en
dc.subject	Stability	en
dc.subject	Microbial activity	en
dc.subject	Effect of metals	en
dc.title	Επίπτωση προσθήκης ανανεώσιμων υποκατάστατων στην σταθερότητα ναυτιλιακών καυσίμων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ναυτιλιακά καύσιμα	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-09-28
heal.abstract	Μολονότι η συμμετοχή των θαλάσσιων μεταφορών στις συνολικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου είναι σχετικά μικρή, η προσδοκώμενη παγκόσμια ανάπτυξη αναμένεται να συμβάλλει στην αύξηση των συνολικών εκπομπών από τον τομέα της ναυτιλίας λόγω του κομβικού της ρόλου, στο παγκόσμιο σύστημα μεταφορών. Συνεπώς διάφορες πολιτικές έχουν τεθεί σε εφαρμογή, με στόχο την ανάσχεση της αυξητικής αυτής τάσης, θέτοντας αυστηρούς περιορισμούς όσον αφορά τις εκπομπές. Η αναβάθμιση των υφιστάμενων και η εισαγωγή νέας γενιάς ναυτιλιακών καυσίμων, μπορεί να συμβάλλει καθοριστικά στην αντιμετώπιση του προβλήματος. Προς αυτήν την κατεύθυνση, η τελευταία έκδοση του προτύπου ISO 8217:2017 αναφέρεται στην προσθήκη βιοκαυσίμων, όπως τα FAME και HVO, στα αποσταγματικά ναυτιλιακά καύσιμα και θέτει νέες προδιαγραφές για τα κλάσματα που θα περιέχουν FAME έως 7% κ.ό. (DFA, DFZ, DFB). Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, η επίδραση των βιοκαυσίμων στις ιδιότητες και στη σταθερότητα των ναυτιλιακών αποσταγμάτων προκαλεί ιδιαίτερο ενδιαφέρον και αποτελεί και τον στόχο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Για το σκοπό αυτό, στο πρώτο μέρος της εργασίας εξετάστηκε η επίδραση τεσσάρων διαφορετικών ειδών FAME και δύο εναλλακτικών καύσιμων, του HVO και του GTL, στις ιδιότητες ενός ναυτιλιακού gasoil έπειτα από την προσθήκη αυτών στο ανώτατο επιτρεπόμενο όριο που ορίζει το ISO 8217:2017 για τα FAME, ήτοι το 7% κ.ό. Έμφαση δόθηκε στην αξιολόγηση της οξειδωτικής σταθερότητας η οποία πραγματοποιήθηκε με δύο διαφορετικές μεθόδους, αφενός μεν με τη μέθοδο Rancimat στην αντίστοιχη συσκευή και αφετέρου δε με τη μέθοδο RSSOT (Rapid Small Scale Oxidation Test) στη συσκευή PetroOxy. Παρατηρήθηκε ότι η προσθήκη του FAME έχει ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση των οξειδωτικών χαρακτηριστικών του καυσίμου βάσης, με τη σύσταση του βιοντήζελ να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο συγκριτικό βαθμό επίδρασης. Αντιθέτως η προσθήκη των εναλλακτικών καύσιμών HVO και GTL αναβάθμισε την οξειδωτική σταθερότητα του συμβατικού ναυτιλιακού καυσίμου. Στο δεύτερο μέρος, εξετάστηκε η σταθερότητα – μικροβιακή και οξειδωτική - δύο αντιπροσωπευτικών ναυτιλιακών αποσταγμάτων αφού αναμίχθηκαν με δύο εμπορικά διαθέσιμα βιοντήζελ, καθώς και με HVO και GTL, σε συγκέντρωση 7% κ.ό. Η μικροβιακή δραστηριότητα παρακολουθήθηκε τόσο στην φάση καυσίμου όσο και στην υδατική φάση, με τη δημιουργία επιμολυσμένων μικρόκοσμων οι οποίοι αποθηκεύτηκαν για χρονική περίοδο 5 εβδομάδων. Επίσης αξιολογήθηκε η οξειδωτική σταθερότητα όλως των μικρόκοσμων στο τέλος της περιόδου αποθήκευσης έτσι ώστε να προσδιοριστούν τυχόν διαφορές εξαιτίας της μικροβιακής ανάπτυξης και της αποθήκευσης. Για τον έλεγχο της μικροβιακής ανάπτυξης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος βιοφωταύγειας της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Η παρουσία FAME οδήγησε σε σημαντική αύξηση της μικροβιακής δραστηριότητας σε σύγκριση με το αμιγές συμβατικό ναυτιλιακό καύσιμο, ενώ στα μείγματα με HVO και GTL η ανάπτυξη των μικροοργανισμών ήταν πιο περιορισμένη, και συνεπώς τα καύσιμα αυτά χαρακτηρίζονται ως, συγκριτικά, λιγότερο ευνοϊκά υποστρώματα. Η οξειδωτική σταθερότητα φάνηκε να μην επηρεάζεται ουσιαστικά από τη δραστηριότητα των μικροοργανισμών μέσα στα χρονικά πλαίσια του πειράματος. Τέλος, εξετάστηκε η προ-οξειδωτική δράση διαφόρων μετάλλων στα μίγματα που παρασκευάστηκαν με βάση ένα από τα καθαρά ναυτιλιακά καύσιμα βάσης. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν ο χαλκός και ο ανθρακούχος χάλυβας καθώς τα παραπάνω συνιστούν αντιπροσωπευτικά υλικά που χρησιμοποιούνται αυτούσια ή σε κράματα, στην κατασκευή διαφόρων τμημάτων τόσο του συστήματος αποθήκευσης και διανομής όσο και του επιμέρους μηχανολογικού εξοπλισμού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η παρουσία των μετάλλων επιτάχυνε την οξειδωτική διαδικασία σε όλα τα δείγματα με τον χαλκό να είναι πιο δραστικό προ-οξειδωτικό μέσο. Στα καύσιμα που περιείχαν FAME η καταλυτική δράση των μετάλλων ήταν υψηλότερη σε σχέση με τα υπόλοιπα μείγματα.	el
heal.abstract	Although the contribution of maritime transport to total greenhouse gas emissions is relatively small, the anticipated global growth is expected to contribute to an increase in global emissions from the shipping sector due to its key role in the global transport system. Several policies have the refore been put in place to reduce this growth trend by setting stringent emis sion limitations. Upgrading existing and introducing a new generation of marine fuels can make a decisive contribution to confront the problem. To this point, the latest version of ISO 8217: 2017 refers to the addition of biofuels, such as FAME and HVO, to distillate marine fuels and sets new specifications for DF grades containing FAME up to 7% vol. (DFA, DFZ, DFB). Taking into consideration the above, the impact of biofuels on the properties and stability of marine distillates is of particular interest and is the aim of this Diploma Thesis. To this end, in the first part of the study the effect of four different types of FAME and two alternative fuels, HVO and GTL, has been examined on the properties of a marine gasoil after adding them to the maximum permitted limit set by ISO 8217: 2017 for FAME, ie 7% v/v. Emphasis was given on the evaluation of oxidative stability carried out by two different methods, on the one hand by the Rancimat method using the respective device and on the other by the RSSOT (Rapid Small Scale Oxidation Test) method on the PetroOxy device. It has been observed that the addition of FAME, results in adegradation of the Oxidative characteristics of the base fuel, with the composition of biodiesel playing an important role in the comparative degree of the effect. Instead, the addition of alternative fuels HVO and GTL upgraded the oxidative stability of conventional marine fuel. In the second part, the stability -microbial and oxidative -was examined for two representative marine distillates after mixing them with two commercially available biodiesel as well as with HVO and GTL at a concentration of 7% v/v. Microbial activity was monitored both in the fuel phase and in the aqueous phase, by setting up contaminated microcosms which were then stored for a period of 5 weeks. Also, the oxidative stability of the microcosms at the end of the storage period was evaluated as well, to determine any differences due to the microbial growth and the storage. To test the microbial activity, the adenosine triphosphate (ATP) bioluminensence method was used. The presence of FAME led to a significant increase in the active bioburden compared to pure conventional marine fuel, whereas in HVO and GTL mixtures the growth of microorganisms was more limited, and therefore these fuels are characterized as comparatively less favorable substrates. Oxidative stability appeared not to be substantially affected by the activity of the microorganisms within the timeframe of this particular experiment. Finally, the pro-oxidant activity of various metals in the mixtures prepared on the basis of one of the neat marine base fuel was examined. Copper and carbon steel were used in the present study, as these are representative materials used as such or in alloys, in the manufacture of various parts of both the storage and distribution system as well as in other parts of the mechanical equipment. The results showed that the presence of metals accelerated the oxidation process in all samples with copper being a more active pro-oxidant. In fuels containing FAME, the catalytic activity of the metals was higher than in the other blends.	en
heal.advisorName	Ζαννίκος, Φανούριος	el
heal.committeeMemberName	Ζαννίκος, Φανούριος	el
heal.committeeMemberName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Βασιλείου, Παναγιώτα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	84 σ.
heal.fullTextAvailability	true