14. 11. 2014
SGS ČR dokončila projekt, jehož výstupem jsou nové a
unikátní metody pro stanovení kontaminantů v automobilových
palivech, určení zdrojové rafinérie daného paliva a třetím výstupem
je predikce fyzikálně chemických parametrů automobilových benzinů a
motorové nafty. Přínosem uvedení metod do praxe je zefektivnění
ochrany spotřebitele, životního prostředí a fiskálních zájmů
státu.
![SGS 3](/media/91404/sgs.jpg)
Úvod
Kvalita motorových paliv je na trhu ČR monitorována
prostřednictvím České obchodní inspekce a Generálního ředitelství
cel. Cílem je zajistit dostatečnou kvalitu paliv z hlediska nároků
automobilových motorů, ochrany životního prostředí a vytvořit
předpoklady pro dodržování fiskální politiky státu. Při tomto
sledování jsou zjišťovány odchylky v kvalitě paliv, které lze
kategorizovat z pohledu jejich příčiny. Nejčastěji dochází k
odchylkám v důsledku vzájemné kontaminace automobilových
benzinů a motorové nafty při jejich distribuci. Další neshody
vznikají v důsledku nedostatečné obměny paliv při přechodu ze
zimní na letní kvalitu a opačně (v letním období se jedná o tlak
par automobilových benzinů a v zimním období o teplotu
filtrovatelnosti u motorové nafty). Třetí typ odchylky je
způsobován neoprávněnou manipulací; zejména takové odchylky mají
zásadní vliv na užitné vlastnosti jednotlivých paliv a jsou
průvodním jevem daňových úniků.
Cílem projektu řešeného s finanční podporou Technologické
agentury České republiky bylo identifikovat příčiny odchylek,
vytvořit databázi kontaminantů zneužívaných při neoprávněné
manipulaci, zpracovat postupy pro jejich identifikaci a ověřit vliv
vybraných typů kontaminantů na užitné vlastnosti paliv modelovými
zkouškami na zážehových a vznětových motorech.
Modelové zkoušky na brzdových stanovištích
Vliv nejvýznamnějších kontaminantů pro jednotlivé typy paliv byl
ověřován experimentálně modelovými zkouškami na brzdovém
stanovišti, zejména se jednalo o vliv na provozní charakteristiky,
kvalitu spalování a technický stav motorů. Pozornost byla zaměřena
především na kontaminaci benzinů vysokovroucími produkty a
aromatickými uhlovodíky a na přídavek ethanolu nad povolenou mez.
Tyto kontaminace mohou být zdrojem zásadních technických potíží
zážehových motorů s významným vlivem na spalovací vlastnosti a
důsledky pro jejich životnost. Součástí projektu bylo také
sledování vlivu kontaminace motorových naft přídavkem
vysokovroucích produktů s významným dopadem na spalovací
vlastnosti, tvorbu úsad, vliv na katalytický systém
a životnost motoru a v neposlední řadě s vlivem na
složení emisí a ohrožení životního prostředí. Experimentální
výsledky vlivu kontaminace paliv byly zohledněny v návrzích
úpravy legislativy týkajících se kontroly kvality automobilových
paliv.
Statistické vyhodnocování infračervených
spekter
Pro zjišťování kontaminantů v motorových palivech byly
využity techniky plynová chromatografie s hmotnostním
detektorem (GC-MS) a simulovaná destilace (SimDist). Získané
poznatky pak umožnily laboratorní přípravu kontaminovaných směsí
paliv a tvorbu databáze infračervených spekter (FTIR), která byla
následně statisticky zpracována. Za použití diskriminační analýzy
byly vytvořeny statistické modely, které umožňují detekovat
přítomnost a stanovit obsah kontaminantů, stejně jako stanovit
původ paliva, tedy rafinérii, která palivo vyrobila. Pro účely
predikce fyzikálně chemických parametrů paliv byla použita metoda
lineární regrese, dosažené výsledky ukazují velmi dobrou shodu
predikovaných parametrů s výsledky stanovenými prostřednictvím
primárních laboratorních metod. Veškeré použité modely byly jako
metodiky certifikovány formou akreditace Českým institutem pro
akreditaci.
Stanovení typu a rozsahu kontaminace
Aktuální verze modelu pro stanovení kontaminace motorových naft
byla vybudována za použití 10 různých potenciálních kontaminantů.
Jedná se o základové oleje na bázi hydrokrakátů ve viskozitních
třídách ISO VG 2 až 15 a běžné typy průmyslových olejů. U
automobilových benzinů bylo použito 6 typů kontaminantů, jejichž
výskyt lze s vysokou pravděpodobností očekávat na českém trhu.
Jednalo se o toluen, xylen, motorovou naftu, technické benziny a
směsi lékařského benzinu s toluenem nebo etanolem.
Vizualizace výstupu stanovení pomocí této metody je ve formě 3D
projekce vícerozměrného prostoru zobrazena na obrázku č. 1.
Centrální shluk ve středu grafu představuje skupinu
nekontaminovaných produktů, vybočení individuálního vzorku indikuje
kontaminaci, na základě vzdálenosti od centrálního shluku je pak
možné provést kvantifikaci obsahu kontaminantu.
![SGS 1](/media/91394/sgs-obr-1.jpeg.jpg)
Stanovení původu paliv
Pro účely statistického zpracování a vytvoření matematického
modelu byla vytvořena databáze vzorků s jednoznačně určeným
původem. Jedná se o paliva dodávaná Českou rafinérskou
z jednotek v Litvínově a Kralupech, dodávky ze Slovenské
republiky vyráběné ve Slovnaftu, dodávky společností Orlen
z polské Wroclawi a Total z německé Leuny. Podle
statistiky ČSÚ pokrývají tyto výrobní kapacity více než 85 %
dodávek na trh ČR.
Byly vytvořeny dvě samostatné metody, pro automobilový benzin a
pro motorovou naftu. Pro automobilový benzin je databáze tvořena
cca 400 vzorky ze čtyř rafinérií, pro motorovou naftu je
k dispozici cca 450 vzorků z pěti rafinérií. Byl získán
funkční matematický model, který úspěšně na dané statistické
hladině významnosti (p ≥ 0,95) kategorizuje neznámé
vzorky, bez ohledu na případný obsah biosložek. Na obrázku č. 2 je
zobrazeno rozřazení vzorků podle jejich příslušnosti
k jednotlivým rafinériím.
![SGS 2](/media/91399/sgs-obr-2.jpeg.jpg)
Shrnutí a závěr
Výsledkem řešení projektu je vypracování metod pro stanovení
kontaminantů v automobilových palivech. Metoda je založena na
statistickém vyhodnocení infračervených spekter na základě měření
modelových směsí. Dalším výstupem řešení projektu na bázi
statistického vyhodnocení infračervených spekter je určení zdrojové
rafinérie. Třetím výstupem využívajícím statistické vyhodnocení
infračervených spekter je predikce fyzikálně chemických parametrů
automobilových benzinů a motorové nafty. Všechny metody byly
úspěšně ověřeny na vzorcích odebraných z trhu ČR.
Výsledky projektu budou společností SGS využity pro inovaci a
další rozšíření komerčního programu kontroly kvality pohonných hmot
na čerpacích stanicích - Pečeť kvality, a to jak ve formě tradiční,
tak prostřednictvím mobilní laboratoře. Dále nepochybně pomohou při
řešení řady sporů a reklamací pohonných hmot, kde významnou roli
hraje právě určení původu paliv a často není možné pro nedostatek
vzorku provést komplexní rozbor s cílem stanovit možné
kontaminanty. Vývoj jednotlivých metod probíhal v úzké
spolupráci s Českou obchodní inspekcí a Celně technickou
laboratoří Generálního ředitelství cel, kde již došlo
k podpisu rámcových smluv o užití výsledků projektu a probíhá
intenzivní jednání o nasazení jednotlivých metod do praxe
v zájmu maximálního zefektivnění ochrany spotřebitele,
životního prostředí a fiskálních zájmů státu.
Projekt Identifikace odchylek v
kvalitě motorových paliv, jejich příčin a zdrojů a vytvoření
postupů vedoucích k minimalizaci negativních vlivů na životní
prostředí, spolehlivost provozu automobilů a fiskální politiku
státu byl pod číslem TA02031126 řešen s finanční podporou
Technologické agentury České republiky.
Autor: PR, Zdroj: SGS Czech Republic