Benzín

Hustota benzinu se pohybuje od 0,64[3] do 0,77 g/cm³, přičemž vyšší hustota značí větší podíl arenů.[4] Kvalita benzinu je nepřímo úměrná hustotě.[3] Benzin plave na vodě; vodu proto nelze použít k hašení benzinového ohně, není-li rozprašována ve formě jemné mlhy.

Bod varu benzinu se pohybuje mezi 60–120 °C. Za kvalitnější je považován benzín s nižší teplotou varu.[3]

Benzin je těkavější než nafta nebo letecká paliva, a to nejen kvůli hlavním složkám, ale i kvůli přidávaným aditivům. Závěrečné ovládání těkavosti se často provádí přidáváním butanu. Pro zjištění těkavosti se používá měření Reidova tlaku par (RVP). Požadovaná těkavost závisí na okolní teplotě: v horkém podnebí se používají složky s vyšší molární hmotností a tedy s nižší těkavostí. V chladném prostředí vede příliš nízká těkavost k problémům se startováním motorů. Naopak v horku působí nadměrná těkavost problémy tím, že se palivo vypařuje již v potrubí a může zabránit podávacímu čerpadlu v jeho účinném čerpání. (Toto nastává hlavně u čerpadel, která jsou poháněna přímo od motoru a nemají návratové potrubí. U motorů se vstřikováním paliva je třeba, aby mělo palivo dostatečný tlak. Protože při startování jsou otáčky velmi malé, používají se u těchto vozidel elektrická čerpadla umístěná na palivové nádrži a palivo může současně chladit čerpadlo. Regulace tlaku se dosahuje návratem nevyužitého paliva zpět do nádrže. U takových vozidel proto problém s předčasným vypařováním paliva prakticky nikdy nenastává.)

V USA je těkavost v centrech velkých měst regulována, aby se omezily emise nespálených uhlovodíků. Ve velkých městech je povinný tzv. reformulovaný benzin, který je kromě jiného méně náchylný na vypařování. V Austrálii jsou limity na těkavost benzinu v létě omezovány vládami jednotlivých států (mohou se vzájemně lišit). Mnoho zemí má prostě letní, zimní a případně přechodné limity.

Standardy pro těkavost mohou být uvolněny (takže se může do atmosféry vypařit větší množství složek benzinu) během nouzových situací, kdy je benzinu nedostatek. Například 31. srpna 2005 bylo kvůli hurikánu Katrina ve Spojených státech povoleno prodávat v některých městských oblastech nereformovaný benzin, což efektivně umožnilo brzy přejít z letního na zimní benzin. Podle Stephena L. Johnsona z americké Agentury pro ochranu životního prostředí platil tento krok s účinností od 15. září 2005.[5]

Kromě snižování těkavosti paliva pro omezování emisí nespálených uhlovodíků existují a používají se i jiné způsoby. Všechna vozidla prodávaná v USA (přinejmenším od 80. let 20. století, ale pravděpodobně již od 70. let nebo dříve) musí mít palivový systém uzpůsoben tak, že v době, kdy motor neběží, zachycuje rozpínající se páry paliva z nádrže v zásobníku s dřevěným uhlím. Poté za běhu motoru (obvykle až po dosažení normální pracovní teploty) uvolňuje zachycené páry (přes "čisticí ventil") do sacího potrubí, aby byly spáleny v motoru. Systém musí mít také utěsněný uzávěr nádrže bránící vypařování plnicím hrdlem. Moderní vozidla s diagnostickým systémem OBD-II indikují jako poruchový stav, pokud uzávěr chybí nebo nedostatečně těsní (obecným účelem tohoto indikátoru je vyjádření, že kterákoli část systému pro omezení emisí nepracuje správně).

Plastový kanystr na benzin

Důležitou charakteristikou benzinu je jeho oktanové číslo, které označuje, jak je benzin odolný proti předčasnému detonačnímu zážehu (tzv. klepání motoru). Normálním typem spalování v motoru je deflagrace. Oktanové číslo se měří podle směsi 2,2,4-trimethylpentanu (isooktan, izomer oktanu) a n-heptanu. Existuje řada různých konvencí pro vyjadřování oktanového čísla; proto stejné palivo může být označováno různými čísly, podle použitého systému. Například v Česku se používá výzkumná metoda a motorová metoda; oktanové číslo zjištěné motorovou metodou bývá nižší.[6]

Oktanové číslo nabylo důležitosti při hledání způsobu zvýšení výkonu u leteckých motorů koncem 30. a ve 40. letech 20. století. Vyšší oktanové číslo umožňuje použít vyšší kompresní poměr a dosáhnout tak vyššího výkonu.

Benzin obsahuje cca 32 MJ/l, resp. 46,4 MJ/kg energie, tedy jinak vyjádřeno 8,89 kWh/l, resp. 12,9 kWh/kg (pro snazší porovnání s bateriemi). Jedná se o průměrnou hodnotu; různé směsi se mohou lišit, konkrétní energetický obsah se podle americké Agentury pro ochranu životního prostředí liší sezónu od sezóny, mezi různými výrobními sériemi atd., o až 4 % oproti průměru. Z jednoho barelu surové ropy (cca 160 l) se získá asi 74 litrů benzinu, tedy zhruba 46 % objemových procent. Zbývající část ropy jsou další produkty, například asfalt nebo nafta.[7]

Směs známá jako benzin, použije-li se ve spalovacím motoru s vysokou kompresí, má tendenci k samozápalům (detonacím, tzv. klepání), které poškozují motor. Časné výzkumy tohoto jevu vedli A. H. Gibson a Harry Ricardo v Anglii a Thomas Midgley a Thomas Boyd v USA. Objev, že olovnatá aditiva toto chování mění, vedl k širokému přijetí jejich používání ve 20. letech 20. století a tím i k motorům s vyšším kompresním poměrem a vyšším výkonem. Nejpopulárnějším aditivem bylo tetraethylolovo. Ovšem objev škodlivých účinků olova na životní prostředí a zdraví, a také nekompatibilita olova s katalytickými konvertory, které jsou instalovány skoro na všechny americké automobily od roku 1975, znamenaly v 80. letech ústup od jeho používání (tím spíš, že mnohé státy zavedly různé zdanění na paliva s olovem a bez něho). Většina států olovnatá paliva zakázala; olovo bylo nahrazeno jinými aditivy. Mezi nejpopulárnější patří aromatické uhlovodíky, ethery a alkoholy (obvykle ethanol nebo methanol).

V USA, kde se olovo přidávalo do benzinu (především pro zvýšení oktanového čísla) od počátku 20. let, byly standardy na odstranění olovnatého benzinu poprvé implementovány v roce 1973, z podstatné části kvůli studiím vedeným Philipem J. Landriganem. V roce 1995 tvořila olovnatá paliva již jen 0,6 % celkového prodeje benzinu, resp. méně než 1814 tun olova ročně. Od 1. ledna 1996 byl prodej olova pro použití v silničních vozidlech zakázán. Za vlastnictví a používání olovnatého benzinu v běžném silničním vozidle se nyní v USA ukládá pokuta až 10 000 USD. Paliva s obsahem olova se však smějí dál prodávat pro použití mimo silnice, například pro letadla, závodní automobily, zemědělské stroje a lodní motory.[8] Zákaz olovnatých paliv zabránil uvolnění tisíců tun olova z automobilů do ovzduší. Podobné zákazy v různých zemích vedly ke snížení hladiny olova v krvi lidí.[9][10]

Vedlejším účinkem olovnatých aditiv byla ochrana sedel ventilů před korozí. Mnoho motorů klasických automobilů muselo být modifikováno, aby byly schopny pracovat na bezolovnatá paliva. Vyrábějí se ovšem i náhrady olova, které jsou k dispozici v obchodech s autodíly, u čerpacích stanic nebo přímo jako součást prodávaného benzinu (v Česku bylo takové aditivum součástí benzinu Special 91). Tato náhradní aditiva byla vědecky testována a v roce 1999 schválena Federací britských klubů historických vozidel při britské Výzkumné asociaci motorového průmyslu (MIRA).[11]

V některých částech Jižní Ameriky, Asie, východní Evropy a Středního východu se olovnatý benzin stále používá. V subsaharské Africe byl zakázán od 1. ledna 2006. Stále více zemí navrhlo v blízké budoucnosti olovnatý benzin zakázat. Ovšem v Británii nyní existuje rostoucí trh pro olovnatý benzin Four Star používaný v historických automobilech a motocyklech. Jediný prodejce, Bayford Group, má oprávnění Evropské unie k distribuci olovnatých paliv – tato se prodávají ve vybraných prodejnách po Velké Británii. Nejsou však ve všech hrabstvích a cena tohoto paliva je zhruba dvakrát vyšší než u bezolovnatého benzinu.

Methylcyklopentadienylmangantrikarbonyl (MMT) se používá mnoho let v Kanadě a v poslední době také v Austrálii ke zvýšení oktanového čísla. Působí i jako ochrana ventilových sedel u starších vozů navržených pro olovnatý benzin.

Americké federální zdroje tvrdí, že je MMT podezřelý z toho, že je silně toxický pro nervový a dýchací systém,[12] a velká kanadská studie navíc zjistila, že MMT narušuje účinnost systémů pro snižování emisí automobilů a vede proto ke vyšším emisím z těchto vozidel.[13]

V roce 1977 bylo v USA použití MMT zakázáno, dokud Ethyl Corporation neprokáže, že by používání tohoto aditiva nemohlo vést k selhání systémů snižování emisí u nových vozidel. Jako výsledek tohoto ustanovení zahájila Ethyl Corporation právní bitvu s EPA a předkládala důkazy, že MMT systémům pro snižování emisí neškodí. V roce 1995 rozhodl americký odvolací soud, že EPA překročila své pravomoci a MMT se stal v USA legálním aditivem. MMT nyní vyrábí divize Afton Chemical Corporation společnosti Newmarket Corporation.[14]

Přidávání ethanolu zvyšuje riziko koroze, pokud se automobil pravidelně nepoužívá.[15]

V USA se někdy ethanol přidává do benzinu, který se však prodává bez informace o tom, že je ethanol jeho součástí.

V několika státech se ethanol přidává povinně minimálně v množství, které je aktuálně 5,9 %. Většina čerpacích stanic má nápis, že palivo může obsahovat až 10 % ethanolu; je to tak záměrně, aby se při případné pozdější změně nemuselo označení měnit.

V EU lze podle specifikace běžného benzinu přidávat 5 % ethanolu. Diskutuje se o možnosti přidávat až 10 % ethanolu. Většina benzinu prodávaného ve Švédsku obsahuje 5–15 % ethanolu, prodává se však i směs (E85) obsahující 85 % ethanolu a 15 % benzinu.

V Česku se nyní (od 1. června 2010) povinně přidává do benzinu nejméně 4,1 % ethanolu.[16]

V Brazílii vyžaduje Brazilská národní agentura pro benzin, zemní plyn a biopaliva (ANP), aby se do benzinu pro automobilové použití přidávalo 25 % ethanolu.

Legislativa omezuje použití ethanolu v benzinu na obsah 10 %. Běžně se u hlavních producentů používá označení E10, tato směs je levnější než obyčejný bezolovnatý benzin. Tankovací stojan s touto směsí musí být náležitě označen.

V USA se nejpoužívanější letecký benzin, známý jako 100LL (oktanové číslo 100, nízký obsah olova), barví modře. Červené barvivo se používá pro označování nezdaněného benzinu pro použití v zemědělství.

Ve Spojeném království se používá červené barvivo pro odlišení běžné motorové nafty (často označované jako DERV, česky znamenající silniční vozidlo se vznětovým motorem), která není obarvena, od nafty pro zemědělské a stavební stroje, například bagry a buldozery. Červená nafta se stále občas používá v těžkotonážní (kamionové) dopravě, konkrétně pro samostatné motory pohánějící nakládací jeřáb. Toto však postupně mizí, protože mnoho takových jeřábů je poháněno již přímo od hlavního motoru.

V Indii, kde jsou běžná olovnatá paliva, se benzin barví červeně.

V České republice je barvení „minerálních olejů“ (mezi které se řadí široká škála kapalných a plynných uhlovodíků a jejich směsí) nařízeno zákonem č. 353/2003 Sb., o spotřebních daních,[17] konkrétní podmínky potom definuje vyhláška č. 61/2007 Sb.[18] Paliva se barví červeně, a to konkrétně barvivem Solvent Red 19 (též rozpustná červeň 19 nebo Súdánská červeň 7B). Současně se provádí značkování barvivem Solvent Yellow 124 (rozpustná žluť 124). Barví a značkují se střední a těžké plynové oleje KN 2710 19 25, 2710 19 29, 2710 19 41, 2710 19 45 a 2710 19 49, které jsou daňové zvýhodněny (osvobození od spotřební daně nebo vrácení daně).

Do benzinu lze přidávat okysličovadla, látky s obsahem kyslíku, například MTBE, ETBE nebo ethanol, a tak snižovat množství oxidu uhelnatého a nespáleného paliva ve výfukových plynech. V mnoha oblastech USA je povinné používání takových látek, s cílem snížit množství znečišťujících látek ve vzduchu. Například v jižní Kalifornii musí palivo obsahovat 2 % hmotnostní kyslíku, což odpovídá 5,6 % ethanolu v benzinu. Výsledné palivo se často označuje jako reformulovaný benzin (RFG) nebo okysličený benzin. Federální požadavek, že RFG musí obsahovat kyslík, byl 6. května 2006 zrušen, protože byl vyvinut reformulovaný benzin, který má snížený obsah těkavých látek a nevyžaduje dodatečné přidávání kyslíku.[19]

Používání MTBE (methyl-terc-butyletheru) je v některých státech zakazováno kvůli problémům s kontaminaci podzemní vody. Někde, například v Kalifornii, je již MTBE zakázán. Ethanol, a v menší míře ETBE odvozený od ethanolu, jsou běžné substituty MTBE. Protože používaný ethanol bývá vyráběn z biomasy, například z kukuřice, cukrové třtiny nebo obilí, označuje se jako bioethanol. Směs obsahující 10 % ethanolu se označuje jako E10, směs s 85 % ethanolu jako E85. Nejšířeji se ethanol používá v Brazílii, kde se vyrábí z cukrové třtiny. V roce 2004 se v USA vyrobilo, převážně z kukuřice, 13 mil. m³ ethanolu pro použití do paliv. E85 se pomalu stává dostupný po celých Spojených státech, ovšem mnoho z dosud relativně malého počtu stanic nejsou otevřené pro veřejnost.[20] Použití bioethanolu, ať již přímo nebo nepřímo konverzí na bio-ETBE, je doporučováno Směrnicí 2003/30/EC Evropského parlamentu a Rady pro podporu využití biopaliv nebo dalších obnovitelných pohonných látek v dopravě. Protože však výroba bioethanolu ze zkvašených cukrů a škrobů zahrnuje destilaci, běžní obyvatelé většiny Evropy si nemohou legálně vyrábět vlastní bioethanol.

Benzin prodávaný u čerpacích stanic obsahuje i další aditiva. Jejich cílem je omezit usazování karbonu v motoru, zlepšit spalování a usnadnit startování v chladném počasí.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Gasoline na anglické Wikipedii.

• Oktanové číslo
• Motorová nafta
• Solventní nafta
• Petrolej
• Thomas Midgley
• Shell Spirit

• Obrázky, zvuky či videa k tématu benzín na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo benzín ve Wikislovníku
• Slovníkové heslo benzin ve Wikislovníku
• Galerie Benzín na Wikimedia Commons