| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Sporstoffer til benzin, diesel og fyringsolie, - indledende screening

2.Råolie og dens bestanddele

I det følgende er samlet en række karakteristika for råolie, der er typiske for benzin og diesel.

Oplysningerne er samlet dels ved kontakt til myndigheder og udvalgte kontaktpersoner og dels ved søgning i databaser (f.eks. HSDB, Hazardous Substance DataBase) og tilgængelig litteratur.

2.1 Råolie

Råolie er en kompleks opløsning af kemiske stoffer, hvoraf de fleste er af hydrokarbontypen med en stor variation af kemiske egenskaber. Råolien transporteres fra kilden med tankskib eller via rørledninger (pipelines) til raffinaderier, hvor råolien opbevares i tanke. I raffinaderiet adskilles råolien ved flere processer til forskellige produkter efter de ønskede specifikationer. Råolien raffineres primært til brændstoffer, der bruges i transportsektoren (benzin, diesel, petroleum) eller til opvarmning (fyringsolie, flydende gas). Brændstofferne udgør tilsammen 80-90% af produkterne, og resten af råolien anvendes indenfor andre områder af den petrokemiske industri (naphtha, smøreolier, asfalt, opløsningsmidler, voks, osv.)

Råoliedestillationsprodukterne benzin, diesel og fyringsolie er sammensat af et stort antal forskellige kemiske stoffer. Produkterne er defineret ud fra tekniske specifikationer fremfor kemisk indhold. De fleste destillationsprodukter er komplekse opløsninger, der indeholder mellem 50 og 150 komponenter, og som er formuleret under hensyntagen til forbrændingsrate (oktantal), fordampelighed af hensyn til ensartet funktion i koldt og varmt vejr og emissionskontrol (ved tilsætning af oxygenater).

Alle olieprodukterne består af hydrokarbon-blandinger og kun få produkter som enkeltstoffer som propan, svovl, BTX aromater (benzen, toluen og xylen), osv.

Olieprodukter defineres normalt ud fra deres ekstraktionsintervaller, se tabel 2.1, hvor C_x angiver antallet af kulstofmolekyler. Benzin har et relativt stort indhold af lavtkogende aromater og C9-aromater. I fyringsolie og diesel er mængden af lavtkogende aromater beskedent, da disse oliefraktioner afdestilleres over 180° C, hvor BTX aromaterne er afdestilleret. Her er det især de højerekogende alkaner, polycycliske forbindelser og polyaromater, der er dominerende.

Tabel 2.1
Definition baseret på destillationsinterval ( Andersen 1994, Christensen et al. 1987)

Alkener (olefiner) er molekyler med en eller flere dobbeltbindinger mellem C-atomerne. Dobbeltbindingerne gør dem mere reaktive end alkanerne. Det er derfor ikke i denne gruppe, en potentiel markør skal søges. Som eksempel er vist 2-penten. Aromaterne indeholder en eller flere ringe med 6 kulstofatomer med tre dobbeltbindinger. Eksempler på en-ringede aromater (monoaromatiske hydrokarboner) er benzen, toluen, ethylbenzen og xylen. Eksempler på flerringede aromater (polyaromatiske hydrokarboner, PAH) er naphthalen, anthracen og pyren.

Tabel 2.2
Typisk fordeling af alkaner, cycloalkaner, alkener og aromater (vægt%) (Andersen 1994, Ladefoged og Prior 1984)

Tabel 2.3
Typisk fordeling af forgrenede og uforgrenede alkaner, (vægt%) (Andersen 1994)

Af de flydende produkter, som anvendes til transport og opvarmning, er motorbenzin et blandingsprodukt af kulbrinter (hydrokarboner) med kogepunkt mellem 40 og 200° C (Irion and Neuwirth 1991). Hvert produkt er produceret ved en kombination af mange kulbrinte stoffer, som alle har lidt forskellige damptryk og kogepunkter (tabel 2.1). Typiske bestanddele er let og tung krak og reformeret benzin, alkylater, isomerater, polymerater. Benzin består typisk af stoffer med lavere kogepunkter såsom C4-C12 alkaner, C4-C7 alkener og BTEX aromater. Diesel og fyringsolie er sammensat af stoffer med et lidt højere kogepunkt som f.eks. C10-C24 alkaner og polyaromatiske kulbrinter og få eller ingen alkener (tabel 2.2). Desuden kan der være en forskel imellem forgrenede og uforgrenede alkaner (tabel 2.3). Alkoholer og ethere tilsættes som non-hydrokarbon produkter.

Kvaliteten af benzin og dieselolie til brug for motordrevne køretøjer skal overholde visse kvalitetskrav, som er anført i bekendtgørelse nr. 77 af 15. januar 2001. Her er anført grænseværdier for visse tilsætningsstoffer, som det er nødvendigt at tage hensyn til ved overvejelser omkring tilsætning af sporstoffer. Uddrag af bekendtgørelsen er gengivet som bilag A.

2.2 Benzin og lignende produkter

Benzin skal opfylde flere specifikationer. Som de vigtigste kan f.eks. nævnes bankningseffekt (oktantal), fordampelighed, kogepunktskarakteristika, vægtfylde, oxidationsstabilitet, blyindhold. Benzin består af en blanding af råolieprodukter, som har gennemgået forskellige processer derunder destillation og krakning. Et benzinprodukts sammensætning er variabel, idet de ønskede tekniske egenskaber kan opnås ved en række formuleringer. Foruden de geografiske forskelle er der årstidsbestemte variationer, idet f.eks. benzins damptryk afpasses efter udetemperaturen ved ændringer udført på raffinaderiet.

Petroleum er et specifikt produkt med et kogepunkt mellem 150 og 250° C. Flybenzin er et delprodukt, hvortil der stilles specielle krav.

Nogle stoffer er tilsat, fordi de har vist egenskaber, som er vurderet ønskelige. For eksempel er MTBE påvist at have gode egenskaber som høj-oktan brændstof samt økonomisk fordelagtig. Tilsætningsstoffet MTBE er produceret ud fra isobuten og methanol.

MTBE ønskes udfaset, da det udgør en trussel mod grundvandet. Stoffet er ikke specielt giftigt, men det giver lugt og afsmag til grundvandet. Efter oktober 2001 vil oktan 92 og 95 stort set være fri for MTBE, mens den MTBE-holdige 98-oktan fra maj 2001 kun vil kunne købes på 200 benzinstationer i modsætning til 2000 benzinstationer ultimo 2000 (jfr. Miljøstyrelsens hjemmeside, www.mst.dk).

Udfasningsplanen er dog begrænset til januar 2005, når de strengere EU krav til aromater i benzin og diesel indføres (Direktiv 98/70, EU 1998). Det kan betyde, at MTBE igen kommer på tale med mindre Danmark får indført undtagelser eller overbevist resten af EU om nødvendigheden af alternativer.

2.3 Diesel og lignende produkter

Diesel beskrives med cetan tal, som er modsat oktantal, dvs. et hydrokarbon med et højt oktantal har et lavt cetantal og omvendt.

Gasolier er en gruppe af lette og tunge gasoliefraktioner og -blandinger, som har et kogepunkt mellem 250 og 350° C. De anvendes hovedsageligt til diesel og lette fyringsolier. Tunge fyringsolier anvendes til skibsmotorer, industriovne og elværker.

Dieselmotorers brændstof adskiller sig fra benzindrevne køretøjers brændstof ved dets heterogene sammensætning af blandingen og brændstoffets selvantændelse ved kompression.

2.4 Fyringsolie og lignende produkter

Fyringsolie minder i sammensætning meget om diesel. Ligheden er så stor, at farvestoffer ofte tilsættes for at kunne påvise misbrug, eftersom beskatningsregler betyder, at fyringsolie er billigere end dieselolie. Fyringsolie er derfor i denne sammenhæng vurderet som diesel (se afsnit 2.3).

2.5 Identifikation

Til identifikation af de enkelte kulbrinter eller andre stoffer anvendes analyser med gas chromatografi (GC) og massespektrofotometri, hvorved der fås et samlet billede (chromatogram), der er forskelligt for de enkelte kulbrinter og de sammensatte produkter. Man kan således for de enkelte brændstofprodukter producere et specifikt billede til identifikation, kaldet olieproduktets fingeraftryk ("petroleum fingerprinting", Wigger et al. 2000). Ved udslip til miljøet vil kulbrinterne dog ændre sammensætning ("weathering") som følge af fordampning, nedbrydning, omdannelser osv., som for de enkelte produktkomponenter er afhængig af deres fysisk-kemiske egenskaber og omstændighederne.