Pytanie o różnice między dieslem a ropą naftową pojawia się częściej, niż mogłoby się wydawać. Diesel to produkt destylacji ropy naftowej, co oznacza, że są to dwa różne materiały – jeden jest surowcem, drugi paliwem gotowym do użycia. Zrozumienie tej relacji pozwala lepiej pojąć, dlaczego olej napędowy ma takie właściwości, jakie ma, i czym różni się od benzyny czy innych frakcji naftowych. Warto też wiedzieć, że to właśnie proces rafinacji decyduje o jakości paliwa, które trafia do baku.
Ropa naftowa jako surowiec wyjściowy
Ropa naftowa to naturalna mieszanina węglowodorów, która powstała z pozostałości organizmów żyjących miliony lat temu. W stanie surowym jest praktycznie bezużyteczna jako paliwo – zawiera zbyt wiele zanieczyszczeń, ma nieodpowiednią lepkość i właściwości spalania. Wydobyta z ziemi ropa to gęsta, ciemna ciecz o nieprzyjemnym zapachu, która wymaga przetworzenia.
Skład chemiczny ropy różni się w zależności od złoża. Może zawierać od 83% do 87% węgla, od 10% do 14% wodoru oraz domieszki siarki, azotu i tlenu. Te proporcje decydują o tym, jakie produkty i w jakich ilościach można z niej uzyskać. Ropa z jednych złóż nadaje się lepiej do produkcji benzyn, z innych – olejów napędowych.
Ze 159 litrów ropy naftowej (1 baryłka) powstaje średnio około 70 litrów benzyny, 40 litrów oleju napędowego i 20 litrów paliwa lotniczego. Reszta trafia do produkcji olejów smarowych, asfaltu i petrochemikaliów.
Jak powstaje diesel z ropy
Proces destylacji frakcyjnej to klucz do uzyskania oleju napędowego. Ropa trafia do kolumny destylacyjnej, gdzie jest podgrzewana do temperatury około 400°C. Różne składniki odparowują w różnych temperaturach i są zbierane na odpowiednich poziomach kolumny.
Frakcja diesla wykrapla się w temperaturze od 200°C do 350°C, co plasuje ją pomiędzy benzyną (lżejsza, niższa temperatura wrzenia) a ciężkimi olejami opałowymi. Po zebraniu tej frakcji następuje szereg procesów uszlachetniających – odsiarczanie, hydrokraking, dodawanie pakietów uszlachetniających. Bez tych zabiegów diesel miałby zbyt wysoką zawartość siarki i gorsze parametry spalania.
Nowoczesne rafinerie stosują dodatkowe procesy katalityczne, które poprawiają liczbę cetanową i zmniejszają emisję spalin. To właśnie te zabiegi sprawiają, że diesel z różnych stacji może różnić się jakością, mimo że pochodzi z tego samego surowca.
Standardy jakości oleju napędowego
W Polsce obowiązuje norma EN 590, która precyzyjnie określa parametry diesla. Zawartość siarki nie może przekraczać 10 mg/kg, liczba cetanowa musi wynosić minimum 51, a gęstość w 15°C powinna mieścić się w zakresie 820-845 kg/m³. Te wymagania są znacznie bardziej restrykcyjne niż jeszcze 20 lat temu.
Dodatkowo diesel musi spełniać wymagania dotyczące temperatury płynięcia (w zimie -20°C dla klasy F), zawartości wody i zanieczyszczeń stałych. Rafinerie dodają pakiety detergentowe, antykorozyjne i przeciwpienne, których w surowej ropie oczywiście nie ma.
Podstawowe różnice w składzie chemicznym
Ropa naftowa to mieszanina setek różnych związków chemicznych – od lekkich gazów po ciężkie asfalteny. Diesel stanowi tylko wąski wycinek tego spektrum, zawierający głównie węglowodory o długości łańcucha od C10 do C20. Ta selekcja nie jest przypadkowa – węglowodory w tym zakresie mają optymalne właściwości do spalania w silnikach o zapłonie samoczynnym.
W surowej ropie znajdują się związki, które w dieslu są niepożądane lub wręcz szkodliwe. Żywice i asfalteny powodowałyby zakoksowywanie wtryskiwaczy, siarka niszczyłaby katalizatory i zwiększała emisję tlenków siarki, a woda prowadziłaby do korozji układu paliwowego. Proces rafinacji eliminuje te zagrożenia.
Benzyna, choć również pochodzi z ropy, składa się z lżejszych węglowodorów (C4-C12) i ma zupełnie inne właściwości. Niższa temperatura zapłonu, wyższa lotność, inna energia spalania – wszystko to wynika z długości łańcuchów węglowodorowych.
Właściwości fizyczne – co naprawdę się różni
Gęstość to jedna z najbardziej widocznych różnic. Diesel ma gęstość około 830-840 kg/m³, podczas gdy ropa w zależności od typu waha się od 800 do 950 kg/m³. Ciężka ropa z Wenezueli jest gęstsza od diesla, lekka z Nigerii – rzadsza. Ta różnica wpływa na energię zawartą w litrze paliwa i efektywność spalania.
Lepkość oleju napędowego jest starannie kontrolowana – przy 40°C wynosi 2-4,5 mm²/s. Zbyt gęste paliwo nie rozpyla się prawidłowo we wtryskiwaczach, zbyt rzadkie nie zapewnia odpowiedniego smarowania. Ropa surowa może być tak gęsta, że w temperaturze pokojowej ledwo płynie, albo tak rzadka jak woda.
Temperatura zapłonu diesla wynosi minimum 55°C, co czyni go znacznie bezpieczniejszym w transporcie i magazynowaniu niż benzyna z temperaturą zapłonu poniżej -20°C.
Czy można spalić ropę w silniku diesla
Teoretycznie silnik o zapłonie samoczynnym może spalić wiele substancji – od oleju roślinnego po ropę. Praktycznie jednak surowa ropa zniszczyłaby silnik w krótkim czasie. Zanieczyszczenia stałe zablokowałyby filtry i wtryskiwacze, siarka zaatakowałaby elementy metalowe, a nieprawidłowy skład frakcyjny powodowałby nierównomierne spalanie.
Współczesne silniki Common Rail z ciśnieniem wtrysku powyżej 2000 barów są szczególnie wrażliwe na jakość paliwa. Tolerancje w układzie wtryskowym wynoszą kilka mikrometrów – wystarczy niewielka ilość zanieczyszczeń, by spowodować zatarcia i uszkodzenia. Koszty naprawy wtryskiwaczy mogą przekroczyć 10 tysięcy złotych.
Historycznie zdarzały się przypadki używania ropy jako paliwa w starych, prostych silnikach okrętowych czy przemysłowych. Były to jednak jednostki o niskich obrotach, dużych tolerancjach i minimalnych wymaganiach emisyjnych. Współczesne normy Euro 6 wykluczają takie rozwiązania.
Inne produkty destylacji ropy
Diesel to tylko jeden z wielu produktów rafinacji. Z tej samej baryłki ropy powstają również benzyny (lżejsze frakcje), nafta (paliwo lotnicze), oleje opałowe, smary i asfalt. Każdy z tych produktów ma specyficzne zastosowanie i nie da się ich wzajemnie zastępować.
Gaz LPG, często mylony z produktem destylacji, faktycznie powstaje częściowo przy rafinacji, ale głównie przy wydobyciu gazu ziemnego. Oleje bazowe do produkcji smarów silnikowych pochodzą z cięższych frakcji niż diesel. Asfalt to pozostałość po oddestylowaniu wszystkich lżejszych składników.
Nowoczesne rafinerie optymalizują proces tak, by maksymalizować produkcję najbardziej wartościowych frakcji. W zależności od popytu można zwiększyć wydajność diesla kosztem benzyny lub odwrotnie, stosując dodatkowe procesy krakingu i reformingu.
Biokomponenty i syntetyczne alternatywy
Współczesny diesel rzadko jest czystym produktem destylacji ropy. Przepisy wymagają dodawania biokomponentów – najczęściej FAME (estry metylowe kwasów tłuszczowych) w ilości do 7%. Te składniki pochodzą z oleju rzepakowego, sojowego lub innych źródeł roślinnych i mają poprawić bilans emisji CO2.
Rozwijają się również technologie syntezy paliw z gazu ziemnego (GTL) czy węgla (CTL). Powstały w ten sposób diesel ma bardzo wysoką liczbę cetanową i praktycznie nie zawiera siarki ani aromatów, ale koszty produkcji są znacznie wyższe niż przy tradycyjnej rafinacji ropy.
HVO (hydrotreated vegetable oil) to kolejna alternatywa – oleje roślinne poddane hydrorafinacji zachowują się jak klasyczny diesel, ale mają lepsze właściwości niskotemperaturowe i niższą emisję. Można je mieszać z konwencjonalnym dieslem w dowolnych proporcjach bez modyfikacji silnika.
Przyszłość paliw na bazie ropy
Elektromobilność i wodór nie wyeliminują diesla z dnia na dzień. Transport ciężki, maszyny budowlane i rolnicze, okręty – te sektory będą potrzebować gęstych, energetycznych paliw jeszcze przez dekady. Zmieniają się jednak wymagania dotyczące czystości spalin i pochodzenia paliw.
Rafinerie inwestują w głębszą przeróbkę ropy, by uzyskać paliwa o jeszcze lepszych parametrach. Hydrokraking pozwala przekształcić ciężkie frakcje w diesel wysokiej jakości. Odsiarczanie staje się coraz bardziej zaawansowane, by spełnić przyszłe normy emisyjne.
Równolegle rozwija się produkcja paliw syntetycznych z CO2 wychwytanego z atmosfery i zielonego wodoru. Takie e-fuels mogą być chemicznie identyczne z konwencjonalnym dieslem, ale ich ślad węglowy jest neutralny. Technologia jest już dostępna, choć wciąż bardzo droga w skali masowej.