A Benzin és a Benzol: Üzemanyag, Összetétel és az Oldószer Kockázatai
A huszadik század elejére hamar nyilvánvalóvá vált, hogy az autók iránt mutatott óriási érdeklődés évtizedekre fogja megváltoztatni az emberek életét. A gépjárművek rohamos terjedésével kulcsfontosságú kérdéssé vált az is, hogy milyen üzemanyaggal hajtjuk meg azokat. A benzin, mint kőolajtermék, egy üzemanyag, amelyet modern közlekedési és gépészeti berendezésekben használnak.
A kezdetek kezdetén még szinte bármit beleöntöttek az üzemanyagtankba, ami meghajtotta a motort. Amerikában a szénből előállított benzol, míg Európában inkább a különböző terményekből előállítható alkohol volt a slágertermék. Később a kőolaj nyers desztillálásával létrehozott benzin bizonyult a legjobb választásnak. A benzint nyersolajból vonják ki elvezetéssel és finomítással. A nyersolaj, mint összetett keverék, főként szénhidrogének szénhidrogénjeiből áll, és kis mennyiségű szennyeződést, például ként, nitrogént és oxigént is tartalmaz.
A Benzin Alapvető Tulajdonságai és Összetétele
A benzin fő alkotóelemei a négy és tizenkét közötti szénatomszámú szénhidrogének, beleértve az alkánokat, olefineket, cikloalkánokat és aromás szénhidrogéneket. A benzin nem egységes vegyület, a paraffin sorozatba tartozó szénhidrogének elegye. Főképp nyíltláncú, telített szénhidrogénekből, pentánból, hexánból (C6H14) és heptánból (C7H16) áll. Több mint négyszáz féle alkotóból áll, beleértve az olefineket, ciklohexánt, benzolt, toluolt, orto-, meta- és para-xilolokat és egyéb vegyületeket. Az olefintartalom miatt oxidálódik, a levegő oxigénjét megköti, de ez a reakció kellően lassú. A benzin egy erősen illékony folyadék, amely szobahőmérsékleten gyorsan elpárolog, így a motorban teljesen elkeveredhet a levegővel, és éghető keverékké alakulhat. Mivel viszonylag alacsony a gyulladási pontja, könnyen meggyullad, ha nyílt lánggal vagy magas hőmérséklettel találkozik, ezért szigorú biztonsági intézkedésekre van szükség a benzin tárolása és szállítása során.
A Kopogásos Égés és az Oktánszám Kérdése
Logikusan azt gondolná az autós, hogy van az éghető anyag a benzinben, a szén, a hidrogén és ezek több tízezer szénhidrogén konfigurációi, valamint a levegőben az oxigén, melyek egyesülése folyamán energia szabadul fel, expanziót eredményezve! Ilyen egyszerűnek tűnik. Ám, ez nem így van! A motorbenzin a belsőégésű Otto-motorok üzemanyagaként felhasznált folyadék. A benzin azon képessége, hogy ellenálljon a kopogásnak, amikor a motorban ég, kulcsfontosságú. De mi az a kopogásos égés? A kopogásos égés neve a hangra utal, amit a motor akkor ad ki, ha működése közben nem tervezett égés, hanem apró önrobbanás keletkezik. Ezt okozhatja a motorban lévő szennyeződés, a rosszul beállított gyújtás vagy a nem megfelelő üzemanyag is. A kopogás egy rendellenes égési jelenség, amely a motor hatásfokának csökkenéséhez vezet, súlyos esetekben pedig motorkárosodáshoz is vezethet. Az oktánszám növelésére persze szükség van, mert egységnyi folyadékból ki kell sajtolni, minél nagyobb mozgási energiát. Összenyomhatóvá kell tenni minél fokozottabban a benzint, így keletkezik igazán nagy expanzió.
Az Oktánszám Meghatározása és Jelentősége
Az oktánszám közvetlenül nem egy százalékos érték. Az oktánszámot úgy állapítják meg, hogy egy 1 literes tesztmotort 600 fordulat / percre pörgetnek, és abba először a mérendő benzint majd egy izooktánból és heptánból álló keveréket fecskendeznek. Ha a két keverék kompressziótűrése azonos volt, akkor a tesztre használt elegy izooktán aránya mutatja meg az oktánszámot. Ma már azonban vannak olyan üzemanyagok is, amelyek a tiszta izooktánnál is jobb kompressziótűréssel rendelkeznek. Így lehetséges, hogy a Nemzetközi Automobil Szövetség (FIA) akár 102-es oktánszámú benzineket is enged használni.
Toyota Auris hibrid részletes adatok
A Kopogásgátlók Fejlődése: Alkoholtól az Ólomig és Tovább
Alig néhány év alatt kiderült, hogy a benzinhez harmad arányban hozzáadott alkohol képes megszüntetni a motor kopogását. A hőskorban természetesen a versenyautókba is beletöltöttek bármit, ami növelte a teljesítményt. Így fordulhatott elő, hogy az '50-es évek Formula-1-es versenyautóiban metil-alkohol, aceton és repülőgépbenzin is volt. A versenyzők szédelegtek a különböző veszélyes anyagok gőzétől, így a '90-es években szigorú szabályozásokat vezettek be az üzemanyagok terén. Az ólom pótlására az üzemanyaggyártók természetesen visszatértek a növényi eredetű etanolhoz is. Az anyagot maga Henry Ford is előnyben részesítette, de hiába készült a híres T modell is alkoholos üzemre, akkoriban az ólmos benzin megkerülhetetlennek látszott.
Pro A 4 ütemű Otto motor működése
Az Ólmozott Benzin Korszaka és Visszavonása
Nem sokkal az alkoholos felfedezés után, 1923-ban Dr. Thomas Midgley amerikai kémikus és gépészmérnök egy újabb felfedezésre jutott. A benzinhez egy különleges ólomvegyületet kevert, amivel szintén megszűnt a kellemetlen kopogás. Midgley ugyan ólommérgezést kapott a munkálatok közben, mégis azon örvendezett, hogy milyen jövedelmező lesz a felfedezése, ugyanis az ólmozott benzinben jóval magasabb volt a várható végső profithányad, mint az alkoholos változatban. Nem meglepő módon Amerikában kezdett gyorsan elterjedni az ólomvegyületes benzin, amit etil-benzinnek kezdtek el nevezni. Ennek oka a marketing volt: a benzinhez kevert vegyület neve ólom-tetraetil volt, viszont a mérgező ólom rosszul csengett a hétköznapi emberek számára. Nem csak nekik, 1924-ben már a New York Times is többször írt arról, hogy a tetraetil-gyárakban dolgozó munkások különös, ólommérgezésre utaló tüneteket produkálnak, sőt, néhányan bele is halnak a mérgezésbe. A cikkekből akkora botrány keletkezett, hogy rövid időre néhány nagyobb amerikai városban be is tiltották az ólmozott benzin árusítását. Ezt a tiltást azonban alig több mint fél év után feloldották, mondván nincsenek megalapozott okai.
Az ólmozott benzin később teret nyert Európában is, míg egyértelműen ki nem derült, hogy a környezetbe jutó ólom mérgező hatással van az újszülött gyermekekre is, és számos idegrendszeri betegséget is okoz, hosszútávon pedig csökkentheti a jövő generációjának IQ szintjét is. A kipufogógázok mérgező gázainak hatástalanítására a '70-es években megjelentek a katalizátoros autók, amelyek amúgy sem bírták az ólmozott benzint, így mára már az egész világon szinte megszűnt az ólom alkalmazása a benzingyártásban. Az Európai Unióban 2000-től előírás az ólommentesség.
Az Ólom Utáni Időszak: BTEX és Oxigenátok
Hiába volt mérgező az ólom, az évtizedek alatt óriásit dobott a benzinek oktánszámán, így mindenképpen találni kellett valamit a pótlására. Erre a benzol, toluol, etilbenzol és xilol koncentrációja, vagyis a BTEX lett a megoldás (többek között). A '90-es évekre már elérte a 30-50%-os benzintartalmat is, de erről az elegyről is kiderült, hogy káros a szervezetre (főleg a szívre és a tüdőre). Tiltani azonban nem tiltják, ma is része az üzemanyagoknak, csupán a benzoltartalmat szabályozták maximum 1,3%-ra. Az Európai Unióban 2009-től már ként sem tartalmazhat a benzin. Érdekesség, hogy a gyakorlatban mindkét anyagból megszabtak egy határértéket, ami nem nulla: elméletileg milliomod részben bár, de még mindig lehet kén vagy ólom a benzinekben.
Az Oxigenátok Szerepe
Az oxigén tartalmú benzin komponenseket oxigenátoknak nevezzük. Például a lángterjedési szortimentizáció miatt feltétlen. Minél több komponensből áll a benzin, annál egyenletesebb az égési folyamat, és a nyomaték leadás is lineáris. Tulajdonság növelő adalékok a benzinben, ráadásul olcsó komponensek. Alkalmazásukat elsősorban az oktánszám növelése teszi szükségessé. Nyilván van más erre alkalmas termék is, de ezek nem olcsók, és rendelkezésre áll bármilyen mennyiség. Sok fajtája létezik, de az elterjedt régebben az MTBE, később ETBE, ma az etanol hódít, nagyobb részarányban. Sőt, az EU-ban törvénybe iktatták a kötelező használatát, környezetvédelmi okokra hivatkozva. Az etanolnak alacsonyabb (nagyjából 30%-kal kisebb) a fűtőértéke, és az előállításához magas energiaszükséglet szükséges.
Az Etanol Jövője és Vita Körülötte
Közel egy évszázadot kellett várni, mire az alkoholos autók ismét elterjedtek. A 2000-es években sorra jelentek meg a 70-85 százaléknyi etil-alkoholt és a maradék arányban benzint tartalmazó üzemanyagokra specializálódott modellek. A bioetanolnak nevezett keverék néhány százalékkal megnövekedett fogyasztást, de magasabb oktánszámot és tisztább égést kínált. A hab az volt a tortán, hogy az E85 (vagyis 85% bioetanolt és 15%-nyi benzint tartalmazó üzemanyag) jóval kevesebbe is került, mint a hagyományos benzin. Pályafutását azonban elkaszálta az Európai Unió és a hazai jövedéki adó emelése. Sokan abban látják a konkrét okokat, hogy amíg a világ némely területein éhínség sújtja, addig nem kifejezetten etikus üzemanyagfelhasználásra termeszteni növényeket.
Ma a bioetanol felhasználása a benzinekben nem torpant meg, hiszen remek oktánszámnövelőről van szó: az E85-ös benzin például 100 fölötti oktánszámmal rendelkezik. Mivel a bioüzemanyag elégetéséből keletkező szén-dioxidot újra azok a növények (is) kötik meg, amelyekből üzemanyagot készítenek, így a világ számos országában törekednek a bioetanol arányának növelésére. Brazíliában már minden benzinben van legalább 27%-nyi etanol, míg Európában csak az E10-nél tartunk. Ebből néhány éve óriási botrány lett Németországban, mert rosszul kommunikálták az új összetételű benzin bevezetését: sokan óvatlanul régi autókba tankolták az etanolos benzint, így károsodott azok motorja. Ezt a kis mennyiséget a kútoszlopokon nem is kötelező feltüntetni, hiszen nem károsítja az alkatrészeket. Az oxigenátokból ugyanannyi energia kinyerésére több kell. Összességében pedig a gyenge fűtőérték miatt szinte több széndioxid is keletkezik az túlfogyasztás miatt. Ez fizikai tény. Bizonyította ezt az E85-ös üzemanyag használata. Érdekes, hogy a benzinkutakról kimúlt, nem nagyon lehet vásárolni, mert több hátránya volt, mint előnye. További problémafokozó tulajdonsága hogy az alkatrészek, és tömítések speciális megléte esetén is öregíti, tönkre teszi azokat!
Két oldalról is fokozza a káros anyagokat. Kipufogó gáz összetételénél igaz, hogy a szénmonoxid tartalmat csökkenti, viszont mint vivő anyag, szinte minden más káros anyag megléte növekszik a kipufogó gázban. Például nő a túlzott oxigén bevitel miatt a nitrogén oxidok mennyisége, valamint az acetaldehid, a peroxi-acetil-nitrát, formaldehid, mint káros anyagok szintje. És ez még csak az emissziós gáz néhány eleme. Hozzáadódik a párolgásból keletkező levegőszennyezés. Nem hinnénk, de ez is olyan fontos, mint a kipufogó gáz. A benzin kezelése közben keletkezik. Sőt vivő anyagként párolgás közben levegőbe kerülnek például a benzol, anilin, xilol, toluol, származékok is. Talán az éter származékoknál kevesebb káros anyagot mutattak ki, mint az alkoholnál.
A Benzol: Oldószer, Komponens és Egészségügyi Kockázatok
A benzol jellegzetes illatú, színtelen vagy világossárga színű, igen gyúlékony, illékony folyadék. Aromás szénhidrogén, mely vízben enyhén oldódik, és jól elegyedik alkoholokkal, éterekkel. E tulajdonságai miatt korábban oldószerként és háztartási tisztítószerként is széles körben alkalmazták. A legtöbben kellemesnek találják a jellegzetesen édeskés csípős illatát, amit a benzol okoz. Ez a legegyszerűbb aromás szénhidrogén, amely gyűrű alakú molekulákból áll. Szaga semmi mással sem összetéveszthetetlen csípős, szúrós aroma, ha egyszer megéreztük, mindig azonosítani tudjuk. A benzinszag leginkább benzolszag, annak ellenére, hogy az összetevők egy százalékát sem teszi ki. Mert ezzel az aromás szénhidrogénnel növelik az üzemanyag oktánszámát, azzal pedig a motor teljesítményét.
Benzol Kitettség Forrásai és Káros Hatásai
A benzol emberben bizonyítottan rákkeltő hatású. Természetes úton vulkáni tevékenység során, nyersolajból, valamint erdőtüzekkel kerülhet a környezetbe, nagyobb mennyiségben emberi tevékenységből származik. Kőolajból, toluolból, benzinből állítják elő. A benzol leginkább belégzéssel kerül a szervezetünkbe, de élelmiszerekkel, folyadékokkal is felvehetjük, illetve szennyezett vízből a bőrön át is felszívódhat. Kis mennyiségű benzol hatásának mindenki ki van téve napjainkban, munkahelyi és otthoni környezetben egyaránt. A nagyvárosokban, ipari területeken élő emberek benzolterhelése általában nagyobb fokú, mint a vidéken élőké. A benzol forrásai leginkább a gépjárművek kipufogógázai, az ipari kibocsátás, az avar- és faégetés, a benzin és a dohányfüst lehetnek. Kitettség jelentkezhet továbbá veszélyeshulladéklerakó-telepek, ásványolaj-finomítás, petrolkémiai tevékenységek, vagy benzinkutak közelében. Gőzei kipárologhatnak a benzol tartalmú termékekből (benzin, ragasztók, festékek, bútorviaszok). Benzolt felhasználó üzemek zárt tereiben igen nagy (10-1000 mg/m3) lehet a koncentrációja.
C-Max benzin szivattyú relé problémák
Egy átlagos dohányos (32 cigaretta/nap) mintegy 1,8 mg benzolt visz a szervezetébe naponta, ami a nemdohányzók átlagos napi bevitelének 10-szerese. Az ivóvíz általában kevesebb, mint 0,1 µg/l benzolt tartalmaz, de nyomokban kimutatták már palackozott vízben, tojásban, húsban, gyümölcsökben és zöldségekben is. Kis mennyiségű (1,5 µg/l alatti koncentrációjú) benzol keletkezhet élelmiszerekben, üdítőitalokban a benzoesav (E210-213), illetve az L-aszkorbinsav (E300) reakciójából, ez azonban az Egyesült Államok Élelmiszer-biztonsági Hivatala szerint nem jelent közvetlen egészségkockázatot.
A benzol emberben bizonyítottan rákkeltő hatású. Kifejezetten íz- és szagrontó hatású, érzékelési küszöbkoncentrációja 61 ppm, felismerési küszöbkoncentrációja 97 ppm. Különösen a vérképző szervekben okozhat rákot (leukémia), ezen belül az akut mieloid leukémia (AML) kialakulásával hozzák összefüggésbe. Felelős lehet továbbá az akut limfoblasztos leukémia (ALL), a non-Hodgkin limfóma (NHL), illetve a mielodiszpláziás szindróma elnevezésű rákos megbetegedésekért. A benzol káros lehet az immunrendszerre, csökkenti a szervezet védekezőképességét, ennek következtében nagyobb lehet a fertőzések esélye. Bizonyítottan kromoszóma-elváltozásokat okoz. Károsíthatja a reproduktív szerveket, női dolgozóknál szabálytalan menstruációs ciklust tapasztaltak, és spontán abortuszt okozhat. Egyelőre nem ismert, hogy milyen hatással van a fejlődő magzatokra, a terhes nőkre vagy a férfi termékenységére. Nem ismeretes, hogy a gyerekek érzékenyebbek-e a benzolmérgezésre, mint a felnőttek, ám állatkísérletek alapján a benzol tartalmú levegő belégzése kis születési súlyt, késleltetett csontképződést és csontvelő-károsodást is kiválthat az utódnál. A benzol mérgező anyag, szédülést, fejfájást, mámoros bódult állapotot, szívritmus zavart, álmosságot, nagyobb mennyiségben belélegezve eszméletvesztést, de halált is okozhat, rákkeltő hatású és génmutációkat is okoz, és növeli a leukémia és a csontvelőbetegségek, vérszegénység és egyéb betegségek kialakulásának kockázatát.
Benzolmérgezés Tünetei:
- Rövid idejű (5-10 perc), kis koncentrációjú (700-3000 mg/m3) expozíció: álmosság, szédülés, látászavarok, hányinger, gyors szívverés, fejfájás, zavartság.
- Nagyobb benzolkoncentráció (10 000-20 000 mg/m3), vagy hosszabb idejű kitettség: remegés, eszméletvesztés, kóma, görcsök tapasztalhatók, és végül halál is bekövetkezhet.
- Egyéb hatások: Eufóriát, delíriumos állapotot kiváltó hatása szintén megfigyelhető, mely korábban kábítószerként használva visszaélésekhez vezetett. A benzol bőrre kerülve bőrpírt és kiütést okozhat. Szembe kerülve a szem irritációját és a szaruhártya károsodását válthatja ki.
- Krónikus mérgezés (hónapok/évek múlva jelentkező tünetek): a vér alkotóelemeinek csökkent termelése, ami gyengeséghez, étvágytalansághoz és - vérzékenységgel párosulva - vérszegénységhez vezethet.
Kitettségnek kitett szakmák és megelőzés
Az alábbi iparágak dolgozóinak lehet az átlagosnál nagyobb a benzolkitettsége: mosó- és tisztítószer-gyártás, növényvédőszer-gyártás, kőolaj-feldolgozás, benzin- vagy oldószer-előállítás, festék-, lakk-, ragasztó-, gumigyártás, illetve a hulladékgazdálkodás területén dolgozók, laboratóriumi technikusok, autószerelők, zsírtalanítást, vontató- és tartálytisztítást végző alkalmazottak. A lakosság kitettségét elsősorban a dohányzás, illetve a közúti közlekedés, a benzin üzemanyag gőzeinek, égéstermékeinek belégzése okozhatja. A hazánkban forgalmazott benzin akár 1%-ban is tartalmazhat benzolt, így a benzinkutakon elkerülhetetlenül benzol kerül a levegőbe, mert a tankolás csak elvben zárt rendszer. A gázinga vezeték: a tartályokat az MSZ 15633-1 szerinti gázingával működő vezetékkel kell ellátni a levegőszennyezés megakadályozására. Lehetőleg a töltőpisztoly gáz elvezetésére is alkalmas töltőpisztolyt kell használni.
Szabályozás és Környezetvédelem
Tudományosan igazolt egészségkockázata miatt a benzolt ma már a legtöbb ipari folyamatban helyettesítik, ám a kiváltására használt toluol, ha kisebb mértékben is, de kockázatos anyag, állatokban rákkeltő lehet. Avarégetés helyett sok hazai településen, így Budapesten is megoldott a zöldhulladék elszállítása, illetve ha ez nem megoldott, javasolt a házi komposztálás. A benzol biztonságos helyettesítése tehát nem minden esetben megoldott. Fontos az ipari folyamatok során a munkavédelmi előírások betartása, mellyel a benzolkitettség káros hatásai mérsékelhetők. Otthoni vagy magánhasználatra benzol már nem kapható. A lakosság benzol expozíciója csökkenthető a cigarettázás elhagyásával, a nemdohányzók fokozott védelme indokolt. Javasolt, hogy a dohányosok ne gyújtsanak rá lakásukban, zárt környezetben, vagy gyermekek közelében. Fontos továbbá, hogy a benzinkutaknál biztosítsák az üzemanyag-kiszolgálás zárt rendszerét. Civil szervezetek sürgetik továbbá, hogy a szúnyogirtáshoz használt permetezőszerek kijuttatásához esetenként alkalmazott gázolajat (mely benzolt tartalmazhat) biztonságos szerrel helyettesítsék. Kedvező előrelépés ez ügyben, hogy 2010-től nem lehet gázolajat használni melegköd-képzésre Magyarországon. Ám kategorikus tiltás sincs, a hatósági ellenőrzés hiányosságai miatt előfordulhat a gázolaj felhasználása.
Az EPA szerint évről évre hatalmas mennyiségű benzol kerül a környezetbe: 1987 és 1992 között hozzávetőlegesen 907 millió kg-ot dokumentáltak. Környezetbe jutása nagy forgalmú útvonalak mentén jelentős, de környezetszennyezést okozhat töltőállomások közelében, kőolajkiömléskor, növényvédő szerek kijuttatásakor, vagy származhat kohók kibocsátásából. Az EU már évtizedek óta korlátozza a benzol tartalmú anyagok importját és forgalmazását (89/677/EEK irányelv). Az E-PRTR (166/2006/EK, az Európai Szennyezőanyag-kibocsátási és -szállítási Nyilvántartás irányelv) alapján a cégeknek jelenteni kell benzolkibocsátásukat. A 82/806/EGK irányelv alapján az Európai Közösség korlátozta továbbá a szabad állapotú benzol felhasználását gyermekjátékokban. Az 1907/2006/EK rendelet (REACH) szerint nem hozhatók forgalomba olyan játékok, amelyekben a szabad állapotú benzol koncentrációja nagyobb 5 mg/kg-nál. Hazai viszonylatban a 2000. évi LXVIII. törvény rendelkezik a benzolártalmak elleni védekezésről, illetve a 6/2009. (IV.14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet szabja meg benzolra a szennyezettségi határértéket (felszín alatti víz esetében 1 µg/l, földtani közegre nézve 0,2 mg/kg). Az Egyesült Államokban a legnagyobb megengedett szennyezőanyag-szint benzol esetében 5 ppb, a munkahelyi kitettség maximuma pedig (8 órás munkanapot figyelembe véve) 1 mg/m3 lehet.
A benzin elképesztően sokat fejlődött az elmúlt évszázad során, azonban még mindig rengeteg kihasználatlan potenciál van az Otto-motorokban. Jelenleg a legmodernebb, közvetlen benzinbefecskendezéses blokkok 30% körüli hatásfokkal működnek, amit az autógyártók terveik szerint a következő évtizedekben 50%-ra növelhetnek. Az alternáló, vagy másképp dugattyús belső égésű motorok hatásfoka nagyon rossz. Benzinesé gyengébb kb. 33%, a dízelé 42% körül van. Van még mit javítani, hogy leginkább mozgási energia keletkezzen, ne hulladék hő. Ezért kell rövidesen átalakítani a benzineket, és természetesen a motorokat is. Túlzásba azonban nem vihetjük a hatásfokot, mert a hulladék hő is hasznos, hisz az üzemi hőt el kell érni minél hamarabb, sőt fenn kell tartani. Jó példa erre a modern dízel motorok, melyek már majd 50% hatásfoknál nem jól fűtenek télen, a nagy hidegben. Már az is baj néha, hogy nincs hulladék hő! Ekkor viszont a mozgási energiát kell vissza alakítani hővé. Ez pedig mindenképp energiavesztés, mint minden energiakonvertálás. Összegezve van mit fejleszteni az üzemanyagon, valamint a szervesen hozzá tartozó motorokon. A megújított üzemanyagok egységesen az EVO márkanév alatt érhetők el. A tesztek eredményei alapján a megnövelt mennyiségű adalékanyagot tartalmazó MOL EVO üzemanyagok hatékonyan, akár 58%-kal csökkentik a meglévő lerakódásokat.
tags: #benzin #mint #oldószer #információk