Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Paliwa płynne

Paliwa płynne
Dzisiaj trudno sobie wyobrazić życie bez paliw płynnych: ropy, benzyny, gazu. Skąd się one biorą, kto był pierwszy, a kto przyczynił się do uzależnienia nas od nich przeczytacie w artykule z cyklu "odkryj historię wynalazków".

1846 W Charlottetown, na Wyspie Księcia Edwarda, Abraham Pineo Gesner, kanadyjski lekarz i geolog, po raz pierwszy zaprezentował publicznie działanie nowego paliwa do lamp. Jakkolwiek konstruktorem pierwszej nowoczesnej lampy naftowej do użytku domowego i do oświetlenia ulicznego był Ignacy Łukasiewicz, to za odkrywcę nafty uznawany jest właśnie Gesner, który opracował sposób jej pozyskiwania z węgla. Nowy produkt opatentowano jako kerosene i głównie pod tą nazwą jest do dziś znany w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych, Australii oraz Nowej Zelandii.

 1. Ignacy Łukasiewicz

1854 Ignacy Łukasiewicz (1) otwiera pierwszą na świecie rafinerię ropy naftowej, w Bóbrce koło Krosna (czynną do dziś). Polak budował też szyby naftowe, choć w źródłach historycznych jako pierwszy szyb naftowy wymienia się konstrukcję Edwina Drake’a, stworzoną w 1859 r. w Pensylwanii (Drake destylował ropę w celu uzyskania nafty).

1860 Jean-Joseph Étienne Lenoir, korzystając z wcześniejszych pomysłów, buduje pierwszy użyteczny silnik spalinowy, dwusuwowy, jednocylindrowy, pracujący na mieszance gazu świetlnego (takiego, jakiego używano w popularnych wówczas latarniach gazowych) i powietrza. Miał moc 8,8 kW (12 KM). Wzorując się na jego doświadczeniach, Nicolaus August Otto stworzył później pierwszy silnik czterosuwowy ze sprężoną mieszanką paliwową.

2. Silnik Otto

1872-1877 W 1872 r. członkiem dyrekcji fabryki silników gazowych Deutz AG został Gottlieb Daimler. Sprowadził on do firmy Wilhelma Maybacha, który w 1875 r. podjął próbę przerobienia konstrukcji zasilanej gazem na benzynę. W roku 1877 Nicolaus August Otto opatentował czterosuwową konstrukcję, która zasłynęła jako niezawodna, wydajna i cicha maszyna. Wyprodukowano 30 tys. sztuk tych tzw. cichych silników Otto (2). Modele pracujące wg czterosuwowego cyklu pracy Otto nazywane są silnikami z zapłonem iskrowym, ponieważ zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej odbywa się za pomocą iskry elektrycznej. Czterosuwowa konstrukcja do dzisiaj pozostaje najpopularniejszym na świecie typem silnika do samochodów osobowych oraz motocykli - i pozostanie nim przypuszczalnie przez wiele kolejnych lat.

1885 Amerykanin Sylvanus Bowser skonstruował ręcznie obsługiwaną pompę, początkowo wydzielającą naftę, a potem również benzynę. Mechanizm był dość wygodny w obsłudze, ale pojawił się pewien problem - zbiornik, z którego pompa tłoczyła paliwo, umieszczono w metalowym kontenerze zamkniętym w drewnianej skrzynce, a całość dla bezpieczeństwa wkopano w ziemię. Nie mogąc sprawdzić, czy pompa na pewno tłoczy paliwo, fani motoryzacji odnieśli się do wynalazku z rezerwą. Rozwiązaniem okazało się wprowadzenie pompy Johna Tokheima, która miała szklane elementy pozwalające zajrzeć do wnętrza zbiornika.

1892 W lutym Rudolf Diesel ogłosił swój projekt silnika wysokoprężnego, który opatentował 28 lutego 1893 r. Pierwszy w pełni udany silnik wysokoprężny Diesel zbudował w 1897 r., pracując w zakładach MAN AG w Augsburgu.

3. Szyld stacji firmy Carless

Lata 90. XIX wieku Gdy londyńska rafineria Carless (3) zaczęła produkować dla Daimlera oczyszczaną benzynę (benzine lub benzoline), nazwała ją z francuska petrolem (pétrole), choć słowo to w dosłownym tłumaczeniu znaczyło nafta, czyli parafina. Kilka lat później Carless wypuściła na rynek wersję benzyny rekomendowanej na zimną porę roku i nazwała ją gasoliną.

1899 U zarania epoki motoryzacji najpopularniejszy sposób zaopatrywania się w benzynę stanowiło kupowanie jej w przenośnych kanistrach. Pionierem była tu kompania Carless, która w 1899 r. miała już na swojej liście tysiąc dwieście dystrybutorów, a wśród nich słynny sklep Harrodsa.

4. Pierwsza stacja benzynowa - w St. Louis

1905 W St. Louis, w stanie Missouri, w USA, otwarto stację benzynową, która uchodzi za pierwszą w historii (4). Dwa lata później powstała w Stanach Zjednoczonych kolejna stacja, w Seattle, a jej właścicielem był koncern Standard Oil of California. Najstarszą zaś do dziś działającą stacją paliw w USA jest uruchomiona w 1909 r. Reighard’s Gas Station, przy Sixth Avenue, w mieście Altoona, w Pensylwanii.

1910 Z tego roku pochodzą pierwsze wzmianki o skropleniu mieszaniny propanu i butanu oraz jego przechowywaniu w takiej postaci. W tym właśnie okresie Walter Snelling, badając właściwości benzyny, oddzielił składniki ciekłe od gazowych, odkrywając istnienie propanu. W 1912 r. uruchomił on pierwszą, domową instalację propanową, a rok później otrzymał patent dotyczący przemysłowej produkcji propanu.

1912 W Stanach Zjednoczonych powstaje pierwsza stacja szybkiej obsługi typu drive-in, na której można było zatankować auto prosto z dystrybutora. Na owe czasy było to zupełnie nowatorskie rozwiązanie. Operatorem była firma Standard Oil of Indiana (amerykański koncern Amoco - z niego wywodzi się dzisiejsze BP), która do końca 1913 r. postawiła podobne obiekty w całych Stanach. W tym samym roku Gulf Refining Company zaprezentowało pierwszą stację full-service, na której oprócz paliwa oferowano sprężone powietrze i wodę.

1913 Badacze z BASF opublikowali wyniki reakcji konwersji gazu syntezowego do produktów ciekłych, głównie związków tlenowych (alkoholi, kwasów itp.), zawierających również małe ilości węglowodorów. Po kilku latach swojej pracy w Instytucie Kaiser-Wilhelm w Mülheim, Franz Fischer i Hans Tropsch ogłosili zsyntezowanie produktu, który nazwali synthol. Synteza została przeprowadzona na katalizatorze żelazowym. Przez następnych kilkanaście lat metoda produkcji paliw syntetycznych, zwana tradycyjnie syntezą Fischera-Tropscha, została dopracowana i wdrożona do przemysłu. W czasie II wojny światowej była stosowana do produkcji benzyny na potrzeby zbrojeniowe przez Niemcy i Japonię. W szczytowym okresie produkcji w Niemczech wytwarzano 124 tys. baryłek benzyny na dobę, co dało łącznie 6,5 mln ton w 1944 r.

1920 Henry Ford do napędu swoich samochodów wykorzystuje alkohol etylowy. W Polsce produkcję mieszanek paliwowych (30% alkoholu i 70% benzyny) rozpoczęto w 1929 r. W późniejszym okresie produkty te zostały wyparte przez tańsze paliwa otrzymywane z ropy naftowej.

Lata 20. XX wieku Wprowadzono ołowiowe dodatki do paliwa, niwelujące spalanie stukowe silników benzynowych (czyli niekontrolowane i nierównomierne). Własności antystukowe tetraetyloołowiu zostały odkryte w 1921 r. przez Thomasa Midgleya, pracującego pod kierunkiem Charlesa Ketteringa w General Motors Research. Z powodu toksyczności tego związku wielu naukowców badających jego właściwości (w tym Midgley) zachorowało, a niektórzy zmarli. Benzynę z dodatkiem tetraetyloołowiu nazywano etyliną. Czteroetylek ołowiu dodawano do benzyny w ilości maksymalnie 1,5 g/l, w celu zwiększania liczby oktanowej.

5. Mercedes-Benz 260 D W z silnikiem Diesla, z 1936 r.

1922 Powstaje hydrauliczna pompa wtryskowa - wynalazek, który otworzył drogę do rozwoju na masową skalę silników wysokoprężnych na olej napędowy. Praktycznie wyparł on pneumatyczny system wtrysku paliwa zastosowany przez Diesla w jego silniku. Nowe urządzenie podawało paliwo pod odpowiednio dużym ciśnieniem (od ok. 200 do 2000 i więcej atmosfer). Testy drogowe pompy rozpoczęły się w 1924 r. W 1927 r. zastosowano ją po raz pierwszy w eksperymentalnym samochodzie z silnikiem wysokoprężnym. W 1936 r. wyjechał na drogi pierwszy seryjnie produkowany samochód osobowy marki Mercedes z silnikiem Diesla, stosującym wtrysk paliwa (5).

1928 Po raz pierwszy zastosowano napęd z wykorzystaniem gazu płynnego LPG w ciężarówce; powstała także pierwsza zasilana LPG lodówka. Na igrzyskach olimpijskich w Los Angeles w 1932 r. LPG było używane do gotowania oraz do podgrzewania wody użytkowej.

1930 Anglik Frank Whittle jako paliwa do skonstruowanego przez siebie pierwszego turbinowego silnika odrzutowego użył zwykłej lekkiej nafty oświetleniowej. W Niemczech Hans von Ohain opatentował w 1936 r. konstrukcję wykorzystującą jako paliwo specjalną benzynę lotniczą. Wkrótce pojawiły się pierwsze samoloty odrzutowe i odkryto, że najlepszym paliwem dla silników tego typu jest ulepszona nafta, nazywana lotniczą (kerozyną). W 1944 r. opracowano amerykańskie paliwo JP-1 (Jet propellant) o dobrych własnościach dla silników odrzutowych, choć jeszcze dość zbliżone do benzyny.


1950 Chicago Transit Authority - operator komunikacji miejskiej w tym mieście - zamówił tysiąc autobusów zasilanych gazem płynnym. W tym samym czasie w Milwaukee konwertowano na zasilanie LPG kilkaset taksówek. W 1958 r. sprzedaż LPG w Stanach Zjednoczonych osiągnęła poziom 7 mld galonów, a siedem lat później, w 1965 r., Chevrolet wprowadził cztery nowe, zasilane gazem płynnym silniki do samochodów ciężarowych.

1955 Działająca w RPA firma Sasol uruchamia swoją pierwszą instalację przemysłową do syntezy Fischera-Tropscha. W ciągu kolejnych trzydziestu lat stworzono tam jeszcze dwie dodatkowe fabryki (Sasol II i III), produkujące łącznie prawie 4 mln ton paliw rocznie.

6. W maszynowni statku

Lata 50. XX-wieku Następuje seria innowacji w dziedzinie silników wysokoprężnych przeznaczonych do spalania ciężkich frakcji ropy naftowej (mazutu). Jedną z ważnych zmian było wprowadzenie alkalicznych dodatków do oleju smarującego w tłokach, co neutralizowało kwasy powstające w zasiarczonym paliwie. Poziom zużycia części mechanicznych zbliżył się do silników wysokoprężnych wykorzystywanych w motoryzacji. Pierwszym statkiem z takim smarowaniem silnika był "The Princess of Vancouver". Już w następnej dekadzie spalinowe silniki okrętowe zyskały liczebną i tonażową przewagę nad parowymi. Do końca XX wieku statki napędzane ciężkimi produktami ropopochodnymi stanowiły 98% jednostek pływających (6).

7. Znak benzyny bezołowiowej

Lata 70., 80.,90. i później Benzynę bezołowiową (7) zaczęto wprowadzać początkowo głównie ze względu na ochronę katalizatorów. Potem przyspieszono ten proces, z powodu badań wskazujących na wysoką szkodliwość etyliny, która w USA i Kanadzie została całkowicie wycofana z rynku paliw już w połowie lat 80. Od 2005 r. etyliny nie wolno sprzedawać także w krajach Unii Europejskiej. Została zastąpiona paliwami, w których funkcję dodatku antystukowego spełniają sole litu. W USA i Kanadzie w latach 80. XX w. stosowano paliwa, w których rolę tę grał MMT - jak się jednak okazało, również toksyczny i mający negatywny wpływ na środowisko naturalne. W Polsce etylizowana benzyna była używana w motoryzacji do 2005 r. Obecnie jej wykorzystywanie jest już w tej branży zabronione. Zarówno w Polsce, jak i na świecie, związki ołowiu nadal stosowane są natomiast w paliwach lotniczych (AvGas). Typowa benzyna lotnicza (100LL) nie może jednak zawierać więcej niż 0,56 grama czteroetylku ołowiu na litr.

1975 W Brazylii rusza program rozwoju na potrzeby paliwowe sektora spirytusowego. Dzięki odpowiednim uregulowaniom prawnym i podatkowym już w 1986 r. ok. 90% nowych pojazdów sprzedawanych w tym kraju było przystosowanych do zasilania mieszaninami benzyn i bioetanolu. Obecnie udział bioetanolu w rynku benzyn sprzedawanych w Brazylii wynosi ok. 20%.

8. Paliwo i kwitnący rzepak


Lata 80. Zaczyna upowszechniać się biodiesel, czyli przetworzony chemicznie olej roślinny, np. rzepakowy (8), stosowany jako biopaliwo do silników wysokoprężnych (Diesla). Biodieslem nazywa się zarówno czyste estry metylowe kwasów tłuszczowych, jak i mieszanki paliwowe z olejem napędowym, stosowane w celu otrzymania paliwa zapewniającego lepsze warunki pracy silnika.


XXI wiek Departament Obrony USA rozpoczął w 2000 r. projekt uniezależniania armii Stanów Zjednoczonych od dostaw importowanych paliw. W jego ramach rozwijane są technologie biopaliw oraz produkcji paliw z gazu ziemnego i węgla. Firma Syntroleum zaczęła zaopatrywać NASA i US Air Force w paliwo syntetyczne produkowane w procesie syntezy Fischera-Tropscha. Nie ustają także prace nad paliwami syntetycznymi uzyskiwanymi z węgla lub gazu naturalnego.

 Mirosław Usidus

Przeczytaj także