Какъв е въглеродният отпечатък на биоетанола?
Екологичното съзнание вече не е маргинална грижа. Тъй като последиците от антропоморфното изменение на климата стават все по-очевидни, нараства колективното желание за защита на нашата планета и околната среда. Макар че за борбата с изменението на климата е необходимо хората да променят поведението си - както индивидуално, така и на обществено ниво - ролята на зелените технологии също е голяма. Всяко нововъведение, което ни позволява да намалим вредните емисии и да генерираме по-малко отпадъци, може да бъде от съществено значение в борбата с изменението на климата.
Един от основните източници на глобално замърсяване са емисиите от автомобилите. За много хора използването на личен автомобил е необходимост. Без автомобил те не биха могли да отидат на работа, да заведат децата си на училище или да се придвижат по-далеч от собствената си врата. Но ако не можете да си позволите електромобил и нямате късмета да живеете на място с прилична инфраструктура, шофирането означава да допринасяте за безкрайния поток от замърсяване и емисии на парникови газове, за които всички сме отговорни.
Биоетанол се очертава като обещаващо алтернативно гориво, което един ден може да ни позволи да шофираме колкото си искаме, без да се притесняваме какво излиза от ауспусите ни. Всеки, който се стреми към неутрално въглеродно бъдеще, трябва да обърне внимание на биоетанола.
Как се произвежда горивото биоетанол?
Биоетанолът има многобройни предимства в сравнение с конвенционалните горива, но основното му предимство е, че е екологично чист. При производството на биоетанол се използват възобновяеми ресурси, а именно култури като царевица, царевица и царевичак. По принцип той може да бъде произведен от всяко растение, което съдържа захар и нишесте. Използваме термина "биомаса" като всеобхватно понятие за възобновяеми органични материали, получени от растения и животни. Биомасата включва живи организми, материали, получени от живи организми, и материали от организми, които наскоро са умрели.
Точният процес на производство на гориво от биоетанол зависи от състава на използваната биомаса. Понастоящем повечето изследвания са насочени към лигноцелулозните материали, включително върба, евкалипт, слама, захарна тръстика, селскостопански остатъци и други дървесни и тревни материали, които често се считат за отпадъци. За производството на 1 тон биоетанол са необходими от 2 до 4 тона лигноцелулозна биомаса. Изследователите предпочитат лигноцелулозната биомаса, тъй като тя е по-разпространена от хранителните култури и е по-евтина за производство, още повече че така или иначе се смята за отпадък. Освен това тя има по-висок нетен енергиен баланс в сравнение с други форми на биомаса, което я прави екологичен го прави по-привлекателен. Лигноцелулозната биомаса може да намали емисиите на парникови газове с до 90%, което е много по-добре от биогоривата от първо поколение.
Недостатъкът на използването на лигноцелулозна биомаса за производство на биоетанол е, че тя съдържа редица въглехидратни полимери, включително целулоза. Целулозата е основният компонент на клетъчните стени на растенията и е съставена от молекули глюкоза. При разграждането на целулозата в процес, наречен хидролиза, се отделя глюкоза. Съществуват няколко начина за хидролизиране на целулозата в лигноцелулозната биомаса с цел получаване на ферментиращи захари. Най-разпространените методи включват третиране на биомасата с киселина или специфични ензими и нагряване.
При нелигноцелулозната биомаса, например зърно, първата стъпка е биомасата да се смели, за да се освободи нишестето. Полученият материал се смесва с определен обем вода, за да се контролира съотношението между захарта и маята в получената каша. Загряването на сместа разтваря водоразтворимите нишестета, а киселинната или ензимната хидролиза се използва за едновременно превръщане на нишестето в захари. Получената смес се изкупва до pH между 4,8 и 5,0, което е леко кисело. Това е необходимо, за да може дрождите, които ферментират захарите, да се развиват. В процеса на ферментация се получават етанол и CO2. Последващата дестилация и дехидратация увеличават концентрацията на етанол в разтвора.
За да се използва като гориво, етанолът трябва да бъде много чист, възможно най-близък до 100%. Промишлено произведеният етанол има относително високо съдържание на вода, което намалява чистотата. Съществуват няколко метода за дехидратиране на етанол, като всички те в момента се проучват от изследователите с цел подобряване на ефективността.
Какви са ползите от биоетанола за околната среда?
Биоетанолът не само идва от възобновяеми източници, но и значително намалява емисиите на парникови газове по време на производството и при изгарянето на готовото гориво в сравнение с конвенционалните горива. Добавянето на етанол към бензина увеличава октановото число, което означава, че той по-скоро гори, отколкото изгаря, и ни позволява да разтеглим все по-намаляващите си петролни резерви. Удължаването на срока на експлоатация на петролните запаси подобрява сигурността на доставките на горива и намалява зависимостта ни от страните производителки на петрол.
Ако се чудите дали биоетанолът произвежда въглероден оксид или други вредни вещества, отговорът е "не". Изгарянето на биоетанол води до много малко емисии; той е значително по-чист от конвенционалните горива. Най-лошото, което отделя, е незначително количество въглероден диоксид, което е твърде малко, за да окаже отрицателно въздействие върху здравето на хората и околната среда.
Може би сте чували противоречиви твърдения за въглеродния отпечатък на биоетанола. И така, въглеродно неутрален ли е биоетанолът или не? Отговорът е: да, тя е въглеродно неутрална. Но трябва да се запитате защо биоетанолът е въглеродно неутрален. Отговорът всъщност е много прост: количеството въглероден диоксид, което се отделя при производството на биоетанол, е същото като количеството въглероден диоксид, погълнато от растенията, които произвеждат горивото, по време на фотосинтезата.
Преминаването от горива на петролна основа към биоетанол ще спомогне за заздравяването на озоновия слой над Земята - дългосрочна цел на екологичното движение. Когато етанол горене, получените продукти са по-малко реактивни спрямо слънчевата светлина, отколкото емисиите от конвенционалните източници на гориво. Малко вероятно е дори широкомащабното изгаряне на етанол да доведе до разрушаване на озоновия слой.
Дори и в близко бъдеще да продължим да използваме конвенционални горива за нашите автомобили, можем да използваме биоетанол за намаляване на емисиите на парникови газове. Смесването на биоетанол с бензин предлага редица ценни предимства. Първо, той увеличава октановото число на горивото, което обикновено е трудно и скъпо да се направи. Чрез обогатяване на нискокачественото гориво с етанол можем да намалим вредните емисии и да подобрим ефективността. Добавянето на биоетанол в горивата означава също, че можем да разширим доставките си и да намалим зависимостта си от страните производителки на петрол.
Като цяло широкото използване на биоетанол би довело до подобряване на качеството на въздуха и намаляване на разпространението на канцерогенни частици. Текущите научноизследователски и развойни проекти непрекъснато подобряват екологичните ползи от биоетанола, което го прави още по-привлекателна перспектива. Например най-новите конструкции на инсталациите за биоетанол гарантират, че цялата изхвърляна вода е неутрална за околната среда. Някои заводи рециклират отпадните води, генерирани при производството на биоетанол, за да могат да се използват повторно.
За какво се използва горивото от биоетанол?
Етанолът е универсално гориво, което вече е доказало своя потенциал в няколко ключови области. Най-значимото приложение на биоетанола днес е като транспортно гориво, като много представители на автомобилната индустрия очакват той в крайна сметка да измести бензина като основно транспортно гориво за личните автомобили. Въпреки това едно от предимствата на биоетанола е, че не е необходимо той да замени изцяло бензина, за да има ефект. Етанолът често се използва за подобряване на характеристиките на нискокачествени горива и на пазара има няколко смесени горива, които комбинират биоетанол с дизелово гориво или бензин.
Както всяко друго гориво, биоетанолът може да се изгаря, за да се произвежда енергия и електричество. Продължават проучванията за потенциалната роля на биоетанола в производството на електроенергия. В сравнение с въглищата и петрола етанолът има много по-ниска топлинна енергия, което означава, че са необходими много по-големи количества, за да се произведе същата енергия. Въпреки това можем да си позволим да изгаряме много повече етанол, без да причиняваме щети на околната среда и да отделяме токсични емисии.
Камините на биоетанол също стават все по-популярни. Те не отделят дим или други вредни странични продукти, изглеждат чудесно и не изискват комин или връзка с газопровод.
Как се сравнява биоетанолът с конвенционалните горива?
В сравнение с бензина, биоетанолът има много по-ниско енергийно съдържание. Ако имате два еднакви автомобила, единият от които работи с бензин, а другият - с биоетанол, автомобилът с бензин ще може да продължи да работи. Въпреки това биоетанолът не отделя същите вредни емисии като бензина. Тъй като разходите за производство на биоетанол продължават да намаляват, а методите за производство стават все по-ефективни, може да се стигне до момент, в който необходимостта от по-често зареждане на автомобилите с гориво ще се счита за изгоден компромис.
Биоетанолът има по-високо октаново число от бензина и дори може да се добавя към бензина, за да се увеличи октановото число. По-високото октаново число означава, че биоетанолът ще гори, а не ще се възпламенява в двигателя, и има по-добри противоядрени свойства.
Етанолът е по-слабо летлив от бензина, измерено чрез налягането на парите на Рийд. По-ниското налягане на биоетанола означава, че той се изпарява бавно, като по този начин концентрацията на изпаряващите се емисии е ниска и допълнително намалява риска от експлозия на горивото. Ниското налягане на парите обаче може да бъде и недостатък за етанола. Комбинацията от ниско налягане и единична точка на кипене означава, че двигателите, работещи с чист етанол, не могат да стартират без помощ при температури под 20 градуса по Целзий. Ако някога биоетанолът бъде сериозно разглеждан като основно гориво за автомобили, двигателите ще трябва да компенсират този проблем.
Биоетанолът и други подобни биогорива могат да играят важна роля в борбата с изменението на климата. Той не само има широк спектър от потенциални приложения, но и производството на биоетанол е въглеродно неутрално. Следете това пространство, тъй като то може да се окаже горивото на бъдещето.