A tüzelőanyagok az energiahordozók nélkülözhetetlen típusai, amelyek éghető anyagokból állnak, és nagy tömegben előfordulnak vagy előállíthatók. Kémiai energiájukat különböző berendezésekben alakítják hővé, majd mechanikai munkává. A tüzelőanyagok lehetnek szilárdak, folyékonyak vagy gázneműek, és eredetük szerint megkülönböztethetünk mesterséges és természetes tüzelőanyagokat. Az éghető komponensek mellett általában éghetetlen (meddő) összetevőket, például ásványokat, vizet és sókat is tartalmaznak.
A fosszilis energiahordozók közül a szeneket és a tüzelőolajokat kazánokban és hőerőművekben égetik el. A dízelolajat dízelmotorokban, a benzint pedig szikragyújtásos motorokban használják.
Benzin: Előállítás és tulajdonságok
A benzin kőolajok és/vagy mesterséges szénhidrogén elegyek atmoszférikus lepárlásakor, illetőleg kőolajtermékek hőbontásakor vagy katalitikus átalakításakor nyert cseppfolyós termék. Ezen szénhidrogének 210°C-ig forró anyagokból állnak. A benzin legnagyobb részét Otto-motorok hajtására használják, kisebb részét pedig ipari célokra.
A motorbenzin egy 50-210°C között átdesztilláló paraffin-, naftán- és aromás szénhidrogénekből álló elegy. A szénhidrogén csoportösszetételétől függően kompressziótűrés (oktánszám) és egyéb tulajdonságok (kéntartalom, gyantatartalom stb.) szempontjából is meg kell felelnie a korszerű motorkonstrukciók által támasztott követelményeknek. Motorok hajtására atmoszférikus lepárlással közvetlenül előállított benzineket és más forrásponthatárú szénhidrogénekből nyert egyéb frakciók elegyeit használják. A motorbenzinek megfelelő kompressziótűrő tulajdonságainak biztosítására az alapbenzinhez keverőkomponensként jelentős mennyiségű adalékkal ellátott jó oktánszámú benzint kevernek.
Az ipari célokra használt benzinek főképpen forráspont-határok szempontjából különböznek egymástól. Ezeket a lepárlással nyert könnyű vagy nehézbenzinek redesztillációjával állítják elő.
A gyógybenzin egy kis forráspontú párlatokban gazdag, 130°C-ig átdesztilláló termék, amely aromás szénhidrogéneket nem tartalmazhat.
Kőolaj: Az alapanyag
Az olajkutakban bányászott kőolaj szénhidrogéneknek nevezett molekulák keveréke. A szénhidrogének olyan molekulák, amelyeket csak szén- és hidrogénatomok építenek fel. A szénhidrogéneket alkotó szénatomok száma meghatározza a szénhidrogén fizikai tulajdonságait, például folyásának könnyűségét (viszkozitása) és párolgásának gyorsaságát (illékonysága). Például az egy-, két-, három- vagy négy szénatomos szénhidrogének (metán, etán, propán, bután) gázok. A benzin, ami illékony folyadék, olyan szénhidrogének keveréke, amelyekben a szénatomok száma hat és tizenkettő között van. A kerozin kevésbé illékony, mint a benzin, kilenctől tizennégyig terjedő számú szénatomot tartalmazó szénhidrogének keveréke.
A kőolajat összetett ipari tevékenység során értékes összetevőire (benzin, petróleum, gázolaj) bontják krakkolással a finomítóban. A kőolaj különböző szénhidrogének, főleg aromás és alifás szénhidrogének elegye, amely kisebb-nagyobb mennyiségben kén-, oxigén- és nitrogéntartalmú vegyületeket is tartalmaz.
An Overview of the Refining Process
További kőolajszármazékok
Gázolaj (dízelolaj)
A gázolaj a különböző ásványolajok atmoszférikus desztillációjakor keletkező nehezebb párlat, a dízelmotorok hajtóanyaga. Olyan szénhidrogének elegye, amelyekből 95 térfogat% átdesztillál 360°C-ig. A dízelmotorok üzeménél a hengerbe komprimált nagy hőmérsékletű levegőbe porlasztják be a gázolajat, amelynek a beporlasztás kezdetekor önmagától kell meggyulladnia és a porlasztás ideje alatt folyamatosan égnie. Ezért a jó minőségű gázolajat - a benzinekkel ellentétben - kevés aromás és sok paraffin szénhidrogén alkotja. A gázolajok égési tulajdonságát a cetánszámmal jellemzik; a nálunk használt gázolajok cetánszáma legalább 51.
Kerozin
A kerozin kevésbé illékony, mint a benzin, kilenctől tizennégyig terjedő számú szénatomot tartalmazó szénhidrogének keveréke. Kisebb illékonysága miatt a kerozin a benzinnél biztonságosabb. A kerozint sugárhajtású repülőgépmotorok üzemanyagaként és tüzelőolajként használják. Az ásványolajok atmoszférikus desztillációjával előállított kb. 180-270°C forráspont-határú párlat. Régebben kizárólag világítási célokra használták. Napjainkban a petróleum legnagyobb részét sugárhajtású repülőgépek üzemanyagaként használják.
Fűtőolaj
A modern égőberendezésekben használva különösen alacsony károsanyag-tartalmú füstgázkibocsátást lehet fűtőolajjal elérni. A fűtőolaj lepárlási maradékból származik, nem tartalmaz kiülepedett vizet, mentes a szilárd szennyezőktől, a vízben oldható savaktól és lúgoktól. Nem tartalmaz fáradtolajat, vagy annak feldolgozásából származó termékeket. A termék optimálisan összehangolt, égést segítő adalékokat tartalmaz. További ilyen jellegű adalékok használata felesleges. Ma már a háztartásokban épületek fűtésére nem vagy csak elvétve használják. Az ipar területén még található olyan terület, ahol alkalmazzák, de költséges fűtési eljárás.
Alkoholok, mint alternatívák és adalékok
Általános értelemben minden olyan szénhidrogén-származék, amelyben egy telített kötésű szénatomhoz hidroxilcsoport (-OH) kapcsolódik, alkoholnak minősül. A hidroxilcsoportok száma szerint lehet egy-, két-, három- stb. értékű. A molekulában lévő kötések jellege szerint lehet telített (alifás és aliciklusos), telítetlen, illetve aromás. Az -OH csoporthoz kapcsolódó szénatom elhelyezkedése szerint lehet első-, másod- és harmadrendű. Az alkoholok jó poláros oldószerek és sok vegyi folyamat kiindulási anyagai. Jelentős az etil-alkohol közvetlen emberi fogyasztása (a szeszes italok 2-60 térfogat%-ot tartalmaznak).
Az egyértékű alifás alkoholok színtelen, illékony folyadékok, illetve 16 szénatom fölött szilárd anyagok. A gyakorlatilag legfontosabb, 1-5 szénatomos egyértékű alifás alkoholok a metil-, etil-, propil-, butil- és amilalkohol. Forráspontjuk a szénatomszám emelkedésével nő. Narkotikumok ingerlik a nyálkahártyákat, zsíroldó hatásuk szárítja, esetleg gyulladásba hozza a bőrt. Narkotikus hatásuk a szénatomszám emelkedésével nő, de ezt ellensúlyozza az illékonyság csökkenése. Különleges helyet foglal el a többinél sokkal mérgezőbb metil-alkohol. A két- és többértékű alifás alkoholok (pl. glikolok, glicerin) édeskés ízűek, jól oldódnak vízben, kevéssé illékonyak és viszonylag nem mérgezőek. Az aliciklusos alkoholok fontos képviselője a főként oldószerként használt ciklohexanol és metil-ciklohexanol. Minden alkohol éghető, tűzveszélyességük az illékonyságtól függ. A gyakorlatban oldószerként használatos alkoholok lobbanáspontja a szobahőmérséklet közelében van.
Bio tüzelőanyagok
A bioüzemanyagok motorikus célra felhasználható, mezőgazdasági eredetű anyagok. Sokkal drágábbak az ásványolaj alapon előállított üzemanyagoknál. Jellegzetes képviselőjük gázolaj helyett a repceolaj-metilészter, benzin helyett az etil-alkohol (nem közismert, hogy az úgynevezett Otto-motort eredetileg etanolra tervezték). Motorok hajtóanyaga szempontjából a növényi olajok jöhetnek számításba.
Magyarországon termelt növények közül sokféle magtermés tartalmaz olajat. A fontosabb növényekből nyerhető olajmennyiségek (hektáronként termelt növényből sajtolható olajmennyiség) a következők: napraforgó 780 kg/ha, repce 696 kg/ha, szója 434 kg/ha olaj.
Az előállítás során jelentős mennyiségű melléktermék is keletkezik, melyek tüzelőanyagként, takarmányként felhasználhatók.
A növényi alapú olajok felhasználása több szempontból is előnyös. Kicsi a kénvegyület-tartalmuk, a kibocsátott szennyezőanyaguk gyorsan lebomlik. Viszont jelentős hátrányai is vannak, ami indokolja, hogy a bioolajok kevésbé elterjedtek. A motorok számára kedvezőtlenebb, rosszabb porlaszthatóságú, nagyobb viszkozitású, illetve az előállítási költségei jóval a gázolajé fölött van. A biohajtóanyagokból nyerhető névleges teljesítményük jóval a gázolajok alatt van.
Hosszú távon környezetvédelmi előnyök származnak a növényi eredetű tüzelőanyagok felhasználásából. Olyan motorokra érvényes, amelyeket úgy terveztek, hogy biohajtóanyagok a motor üzemeltetése során tökéletesen elégjenek. A biohajtóanyagok elégetése során felszabaduló CO2 mennyisége megegyezik a légkörből, a fotoszintézis révén a biohajtóanyag termelése során felhasznált szén-dioxid mennyiségével.
Olajkészítés hagyományai
Az olajos növényi magvak étolajjá, világítóolajjá való feldolgozása a 19-20. századig országszerte szokásos házi és kisipari tevékenység volt. Peremterületeken szórványosan napjainkig is előfordul. Az olajkészítés helyi alapanyagokra épült. A régebbiek közül leggyakrabban takarmánytök magját használták; kendert, lent ritkábban, diót, mákot kivételesen, erdőn gyűjtött bükkmakkot az utóbbi évszázadban csak Erdélyben. Viszont a 18. század második felében még híres bükkmakkolaj-készítő volt a Bakony-vidék. A napraforgó és a repce elterjedésekor a paraszti házi olajkészítés már visszaszorulóban volt. Pogácsájukat, ami a hizlalásban a 20. században nagy szerepet játszott, többnyire gyáraktól szerezték be. Délkelet-Dunántúlon a németek a földibodza magjából ütött olajat orvosságként használták.
A magvak törmelékéből, lisztjéből főzéssel vagy sajtolással nyerték az olajat. Noha összehasonlíthatatlanul sikeresebb a nálunk már a középkor óta ismert sajtolás, a 19. század végén szórványosan előfordult még az egyszerűbb házi olajfőzés, amelynél a megtört magot vízbe keverve felforralták. A kioldódó könnyebb olaj feljött a víz tetejére és a folyadék lehűlése után elkülöníthető volt (Őrség, Somogy, Ormánság).
A sajtoló olajkészítés munkamenetének fő szakaszai: a mag felaprítása, pirítása és sajtolása. Az egyes olajkészítő üzemek a munka különböző számú szakaszára, az azonos szakaszokra pedig eltérő módon voltak berendezve. Egy részük tulajdonképpen sajtolóműhely. Ezekben rendszerint volt pirító is, magtörő viszont nem feltétlenül tartozott hozzájuk. Ha volt, úgy általában emberi erővel működött. A különböző meghajtású és aprítószerkezetű olajmalmok fő feladata viszont éppen a magtörés, noha a malomházban rendszerint pirító és sajtó is volt. Az utóbbi a malom energiaforrásától többnyire független.
Azokat a munkákat, amelyeket a sajtolóműhely, illetve az olajmalom nem vállalt, az olajkészíttetők saját háztartásukban végezték. Tökmagnál külön feladat volt a magnak héjából való kifejtése, amihez általában ragaszkodtak. A kézi köpesztés gyakran szomszédsági segítséggel végzett munka. Az olajmagvakat otthon fából készült mozsárban vagy lépőkölyűben; sajtoló műhelyben kölyűben, egyes vidékeken vályúban gördülő törőkoronggal vagy kőasztalon járó görgőhengerrel (kendermorzsoló henger), illetve olykor kézi meghajtású rúdkalapácsos zúzóberendezésen törték; az olajmalmok egy része rúdkalapácsos szerkezettel dolgozó törő, a többiekben a magot darálásra vagy őrlésre állított kőre öntötték fel. A századforduló táján kismalmokba hengerszéket is szereltek olajos magvak aprítására. Kölyűben olykor külön héjaltak és törtek. Egyébként a héjalatlan törmelékből a héjrészeket esetleg kirostálták, kiszitálták. Erdélyben az aprítás törő változatai domináltak, s ez adta itt az egész olajkészítés munkájának olajtörés nevét.
Az elkészült lisztet, darát vízzel, többnyire forró vízzel keverik, tésztaszerűre gyúrják. Ezt azután edényben tűzön pörkölik, majd háziszőttes vászonba, gyapjúszövetbe göngyölve helyezik a sajtóba, ahol belőle az olajat kipréselik. A visszamaradó kipréselt anyag a szak, amit korong alakja nyomán neveznek pogácsának. Maguk a sajtolóberendezések különböző szerkezetűek. Az egyik típusváltozat - az éksajtó - működtetési elve nyomán nevezik ezt az eszközt, de másféle sajtolókat, valamint a sajtolóműhelyeket és gazdájukat, az olajmalmokat is gyakran olajütőnek. - A 15-16. században az olajkészítéssel foglalkozó olajverő megjelölése is szokásos volt.
Malomtól független sajtolóműhelyek legtovább Dél-Dunántúlon, a keleti Felföldön és Dél-Erdélyben működtek nagyobb számban. A parasztgazdaságban készült és melléküzemként működő olajsajtók általában több nemzedéken keresztül biztosítottak kiegészítő jövedelmet. Műhelyében a gazda irányította az olajütést, de a munkában a készíttetők is részt vettek. Az olajmagvak őrlése, törése gyakran a lisztelő kő-, illetve kender-, gyapjúzúzó, hántoló malmok fenntartásához kapcsolódott. Olajmalmok legtovább a keleti népterületen működtek nagyobb számban. Az olajkészítés ellenszolgáltatása mind a sajtolóműhelyben, mind az olajmalomban az olaj meghatározott része volt, amivel az olajütők, molnárok kereskedtek. Olajkészítő üzem korábban sem volt minden helységben, sok helyen viszont több is dolgozott. A parasztok - általában csoportosan - távolabbi falvakba is eljártak olajat üttetni. Az olajkészítés fő időszaka a tél, különösen a két hosszú böjti időszak előtti hetek. Az olajütők kisebb része tartozott csak önálló céhbe (pl. Kolozsvárt, 1514), illetve a céhekhez hasonló szervezetekbe. A debreceni „olajos társaságban” a 18. század végén 22 olajütő tömörült. Az 1884-es országos - egyébként hiányos - iparstatisztikai adatgyűjtés 527 „olajsajtoló háziiparost” talált, főként Brassó, Pozsony és Zemplén megyékben. A 18-19. században fél Európát, és természetesen Magyarországot is, bevándorló túróci, zólyomi, nyitrai és trencséni szlovák olejkárok, nem étolajjal kereskedők, hanem vándor „gyógyszerárusok” járták be.