A bioetanol olyan hagyományos etanol , amelyet növényi nyersanyagok feldolgozásából nyernek bioüzemanyagként történő felhasználásra . A világ bioetanol-termelése 2005-ben 36,3 milliárd liter volt, ennek 45%-a Brazíliából és 44,7%-a az Egyesült Államokból származott . Az etanolt Brazíliában túlnyomórészt cukornádból , míg az Egyesült Államokban kukoricából állítják elő . Az etanol nádból való előállítása sokkal gazdaságosabb, mint a kukoricából. Az Egyesült Államok szövetségi kormánya adójóváírást biztosít az etanolgyártóknak(de nem támogatások) 0,51 USD/gallon etanolra. A brazil etanol olcsó a cukornádszedők alacsony bére miatt.
Az Egyesült Államok 2005 augusztusában elfogadta az "Energiatörvényt" (" 2005- ös energiapolitikai törvény ") és a "megújuló üzemanyagok szabványát" (" megújuló üzemanyagok szabványa "). Gabonából (kukoricaszár, rizsszalma, erdőipari hulladék stb.) 2012-re évi 30 milliárd liter etanol , cellulózból 3,8 milliárd liter etanol előállítását irányoznak elő.
Jelenleg a legtöbb bioetanolt kukoricából (USA) és cukornádból (Brazília) állítják elő. A bioetanol előállításának alapanyaga lehet különféle, magas keményítő- vagy cukortartalmú mezőgazdasági haszonnövény is : manióka , burgonya , cukorrépa , édesburgonya , cirok , árpa stb.
A maniókban nagy lehetőségek rejlenek . A maniókát nagy mennyiségben állítják elő Kína , Nigéria és Thaiföld . A thaiföldi maniókából bioetanol előállításának költsége körülbelül 35 dollár hordónként olajegyenértékben .
A legjobb éghajlat a cukornád termeléséhez Peruban és a karibi országokban van . Indonézia és néhány afrikai ország, például Mozambik is nagy mennyiségű cukornádat termelhet .
Cellulózból nagy mennyiségben állítható elő etanol . Az alapanyag lehet különféle mezőgazdasági és erdészeti hulladék: búzaszalma , rizsszalma , cukornád- bagasz , fűrészpor stb.
A Sosnovsky-féle disznófű nyersanyagként szolgálhat a bioetanol előállításához . Egy hektár disznófűből hozzávetőlegesen akár 25 ezer liter bioetanolt is ki lehet nyerni. Összehasonlításképpen: a cukornádból 4550, a cukorrépából pedig 5060 liter bioetanol hektáronként. [egy]
Az etanol előállításának ősidők óta ismert módja a szénhidrátot tartalmazó biotermékek ( szőlő , gyümölcs , stb.) alkoholos erjesztése élesztő és baktérium enzimek hatására . Hasonlóan néz ki a keményítő , a burgonya , a rizs , a kukorica stb. feldolgozása. Ez a reakció meglehetősen bonyolult, sémája a következő egyenlettel fejezhető ki:
C 6 H 12 O 6 → 2 C 2 H 5 OH + 2CO 2A fermentáció eredményeként legfeljebb 15% etanolt tartalmazó oldatot kapunk, mivel az élesztő általában töményebb oldatokban elpusztul. Az így kapott etanolt meg kell tisztítani és betöményíteni, általában desztillációval .
Alkohol ipari előállítása biológiai nyersanyagokbólAz etil-alkohol élelmiszer-alapanyagokból történő előállítására szolgáló modern ipari technológia a következő szakaszokat tartalmazza:
Az erjedési termelés hulladékai a fúvóka- és fúvóolajok . A bárdot takarmány előállítására használják.
Az Egyesült Államok legnagyobb bioetanol-gyártói az Archer Daniels Midland és a Cargill .
Hidrolízis termelésIpari méretekben az etil-alkoholt cellulózt tartalmazó nyersanyagokból ( fa , szalma ) nyerik, amelyet előhidrolizálnak . A kapott pentózok és hexózok keverékét alkoholos erjesztésnek vetik alá. Nyugat-Európa és Amerika országaiban ez a technológia nem volt elterjedt, de a Szovjetunióban (ma Oroszországban ) fejlett takarmány-hidrolízis-élesztő és hidrolízis-etanol ipar volt.
2008-ban az etanol részesedése a világ üzemanyag-fogyasztásából 5,4% volt. Ugyanebben az évben a világ etanoltermelésének 89%-a az Egyesült Államokból és Brazíliából származott. [2]
Az etanol kevésbé "energiasűrű" energiaforrás, mint a benzin (csak magas etanoltartalmú keverékek esetén, lásd alább az Etanol energiahatékonysága című részt); az E85 -tel (85% etanol és 15% benzin keveréke; az "E" betű az angol Ethanol szóból ) futó autók futásteljesítménye egységnyi üzemanyagra vetítve körülbelül 75%-a a normál autók futásteljesítményének. A hagyományos autók belső égésű motorjai nem működnek E85-ön, bár jól működnek az E10 -en . Az "igazi" etanolon csak az ún. gépek " Flex-Fuel " (több üzemanyagú motorral rendelkező autó). Ezek a járművek normál benzinnel is működhetnek (kis mennyiségű etanol még mindig szükséges), vagy mindkettő tetszőleges keverékével. Brazília vezető szerepet tölt be a cukornádból előállított bioetanol üzemanyagként történő előállításában és felhasználásában. Brazíliában a benzinkutak az E20 (néha E25) közül választhatnak a hagyományos benzin álcája alatt, vagy a " hűvös " E100 , egy etanol azeotróp (96% C 2 H 5 OH és 4% (tömeg) víz). Kihasználva azt a tényt, hogy az etanol olcsóbb, mint a benzin, a gátlástalan tankerek azeotróppal hígítják az E20-at, így annak koncentrációja hallgatólagosan elérheti a 40%-ot. Egy közönséges autót át lehet alakítani Flex-fuelre, de ez gazdaságilag nem kivitelezhető.
A bioetanol-termelés kritikusai azt állítják, hogy a trópusi erdőket gyakran vágják ki a nádültetvények számára, hogy bioetanolt állítsanak elő. Bár a favágóknak nem a cukornádültetvények az elsődleges célja. A trópusi erdőket illegálisan vágják ki faanyagért. Ha az illegális fatermelők kivágnak egy erdőrészletet, akkor távozásuk után a telket gazdálkodók veszik el legeltetés céljából. 3-4 év elteltével ezen a területen az állattenyésztés leáll, és a területet szójabab és egyéb növények termesztése céljából gazdálkodók foglalják el.
Az USA-ban a kukoricából előállított etanol 5-6-szor kevésbé hatékony, mint Brazíliában a cukornádból. A közelmúltban az Egyesült Államok déli államaiban megkezdődött a cellulóztartalmú etanol gyártása, amelyhez édescirokot ültetnek [2] .
2004-ben az Orosz Föderáció elfogadta a GOST R 52201-2004 szabványt az 5–10% közötti etanoltartalmú alkoholtartalmú motor-üzemanyagokra („benzanolokra”). 2006 óta hatályba léptek az „Etilalkohol, alkoholos és alkoholtartalmú termékek előállításának és forgalmának állami szabályozásáról” szóló törvény, valamint az Orosz Föderáció adótörvénykönyve „Jövedékek” fejezetének módosításai. A változtatások eredményeként az 1,5 százaléknál nagyobb alkoholtartalmú benzint alkoholtartalmú terméknek ismerik el az ebből eredő összes következménnyel: gyártása és értékesítése engedélyköteles és külön adóhatósági ellenőrzés alá esik. [3]
2018-ban törvényt fogadtak el a bioetanol előállításának és forgalmának szabályozásáról, amelynek célja, hogy az etil-alkohol hozzáadásával előállított motorbenzin előállítását és forgalmát kivonja az etil-alkohol előállításának és forgalomba hozatalának állami szabályozásáról szóló 2006. évi törvényből. [négy]
E5, E7, E10 - alacsony etanoltartalmú keverékek (5, 7 és 10 tömegszázalék), ma a leggyakoribbak. Ezekben az esetekben az etanol hozzáadása nem csak benzint takarít meg a cserével, hanem eltávolítja a káros oxigenizáló adalékot, az MTBE -t is .
E85 - 85% etanol és 15% benzin keveréke . Szabványos üzemanyag az ún. „ Flex-Fuel ” gépek, főként Brazíliában és az Egyesült Államokban, kisebb mértékben pedig más országokban forgalmazva. Alacsonyabb energiasűrűsége miatt olcsóbban adják el, mint a benzint.
Az ED95 95% etanol és 5% üzemanyag-adalék keveréke . A Scania az 1980-as évek közepén kezdett 95%-ban etanolos dízel buszmotort fejleszteni . Létrehoztak egy tesztprogramot a 95%-os etanollal működő városi buszokhoz - "BEST" (" BioEthanol for Sustainable Transport ").
Az E100 formálisan 100%-os etanol, azonban az etanol higroszkópossága miatt gyártása és felhasználása maradék vízkoncentráció nélkül veszteséges. Ezért a legtöbb esetben az E100 etanol standard azeotróp keverékét jelenti (96% C 2 H 5 OH és 4% víz (tömegszázalék); 96,5% és 3,5% térfogatszázalék). Hagyományos desztillációval nem lehet magasabb koncentrációjú etanolt előállítani.
A különböző országokban és járművekben üzemanyagként használt etanol és benzinkeverékek részletes nómenklatúráját az angol Wikipédia Ethanol fuel mixs című cikk írja le .
2007 decemberében a University of North Dakota és a Minnesota Center for Automotive Research (MnCAR) publikálta a közúti közlekedésben használt bioetanol energiahatékonyságáról szóló tanulmány eredményeit [5] . A vizsgálatban közönséges autók és „ Flex-fuel ” motorral szerelt autók egyaránt részt vettek. 2% és 85% közötti etanoltartalmú benzin keverékeket vizsgáltak .
A közönséges autók számára az E30 keverék bizonyult optimálisnak . Az üzemanyag-fogyasztás 1%-kal csökkent a benzinhez képest. Az eredményt a " Toyota Camry " és a " Ford Fusion " autókon kapták.
A " flex-fuel " autók esetében az E20 keverék bizonyult optimálisnak . Az üzemanyag-fogyasztás 15%-kal csökkent a benzinhez képest. Az eredményt a „ Chevrolet Impala ” „ flex-fuel ” modellen kaptuk .
2006 -ban az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma (USDA) jelentésében arról számolt be , hogy a bioetanol előállítás költsége az Egyesült Államokban körülbelül 0,3 dollár literenként, Brazíliában - 0,19-0,2 dollár, Európában - 0,5 dollár [6] . 2008 elején 1 liter etanol piaci ára a következő volt: az USA-ban - 0,43 dollár (benzin - 0,55 dollár), Brazíliában - 0,4 dollár, Európában - 0,72 dollár (benzin - 1,5 dollár) [7] .
Brazíliában a cukornádbagaszt üzemanyagként használják erőművekben . Ez lehetővé teszi a cukornádból előállított etanol üzemanyag-egyensúlyának 8%-os növelését .
A bioetanol üzemanyagként való használata csökkenti a szén-dioxid, az üvegházhatású gáz kibocsátását . A bioetanol használatából származó szén-dioxid-kibocsátás csökkenése függ a felhasznált növényi anyagtól, az éghajlati zónától és a termesztés, szállítás és feldolgozás rezsiköltségétől, mivel ezekben a folyamatokban fosszilis tüzelőanyagokat használnak fel (agrotechnikai munka, gabonaszárítás tárolásra, műtrágyák a talaj termékenységének helyreállítására, az alkohol kijavítása és a hulladékfeldolgozás). A gabonaalapú etanolgyártásból származó CO2-kibocsátás csökkenése az Egyesült Államokban 2007-től átlagosan 19%-os volt, és a becslések szerint 28-32%-os CO2-csökkentést lehetne elérni az alkoholtermelés földgázra való átalakításával. A CO 2 kibocsátás maximális csökkenése a cellulóztartalmú hulladékból (pl. erdészeti hulladék, 52%) etanol előállításánál érhető el, mint cellulózforrás és az alkoholgyártás tüzelőanyaga; Az elméleti maximális kibocsátáscsökkentés - 82%-os - a Panicum virgatum köles cellulóz biomasszájából történő etanol előállításánál érhető el , de ilyen termelés jelenleg (2011) hiányzik [8] .
A bioetanol kereskedelmi célú mezőgazdasági termékekből, elsősorban gabonából történő előállításánál a fő probléma a takarmány- és élelmiszernövény-termelés által elfoglalt területek arányának csökkenése, és ennek következtében az élelmiszerárak emelkedése. Így az Egyesült Államok Kongresszusa Költségvetési Bizottságának becslése szerint a gabona etanol előállítására való felhasználásának növekedése 35%-kal járult hozzá az élelmiszerárak növekedéséhez 2008-ban [9] .
Az etanolban lévő oxigén lehetővé teszi az üzemanyag szénhidrogének teljesebb égését. A benzin 10%-os etanoltartalma akár 50%-kal csökkenti a részecske-kibocsátást, a CO-kibocsátást pedig 30%-kal.
2006- ban az etanol használata az Egyesült Államokban körülbelül 8 millió tonnával csökkentette az üvegházhatású gázok kibocsátását (CO 2 -egyenértékben), ami megközelítőleg megegyezik 1,21 millió autó éves kibocsátásával.
2007 elején Brazíliában az autók 15%-a volt rugalmas üzemanyagú motorral.
2007-ben 2 millió új bioüzemanyaggal működő járművet adtak el Brazíliában, ami a brazil újautó-piac 85,6%-át teszi ki. 2003-ban 48 000 bioüzemanyaggal működő járművet adtak el Brazíliában, ami az autóipari piac 4%-át tette ki.
Az utóbbi időben a Ford Flexifuel motorjai széles körben elterjedtek . 2007-ben körülbelül 17 500 Flexifuel -t értékesítettek Európában .
| A szerves tüzelőanyagok fő típusai | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kövület |
| ||||||||
| Megújuló és biológiai | |||||||||
| mesterséges | |||||||||