Jaká je uhlíková stopa bioetanolu?
Ohleduplnost k životnímu prostředí již není okrajovou záležitostí. S tím, jak jsou důsledky antropogenní změny klimatu stále zřejmější, roste kolektivní touha chránit naši planetu a životní prostředí. V boji proti změně klimatu je sice třeba, aby lidé změnili své chování, a to jak na individuální, tak na celospolečenské úrovni, ale svou roli hrají i ekologické technologie. Každá inovace, která nám umožní snížit škodlivé emise a produkovat méně odpadu, může být významná v boji proti změně klimatu.
Jedním z hlavních zdrojů globálního znečištění jsou emise z vozidel. Pro mnoho lidí je používání osobního automobilu nutností. Bez auta by nemohli jezdit do práce, vozit děti do školy nebo cestovat dál než před vlastní dveře. Pokud si však nemůžete dovolit elektromobil a nemáte to štěstí, že žijete někde, kde je slušná infrastruktura, znamená to, že se podílíte na nekonečném proudu znečištění a emisí skleníkových plynů, za které jsme všichni zodpovědní.
Bioetanol se stává slibným alternativním palivem, které by nám jednoho dne mohlo umožnit jezdit, kolik chceme, aniž bychom se museli starat o to, co vychází z našich výfuků. Každý, kdo usiluje o uhlíkově neutrální budoucnost, by měl věnovat pozornost bioetanolu.
Jak se vyrábí bioetanolové palivo?
Bioetanol má oproti konvenčním palivům řadu výhod, ale jeho hlavní předností je šetrnost k životnímu prostředí. Při výrobě bioetanolu se využívají obnovitelné zdroje, konkrétně plodiny, jako je kukuřice, kukuřice a kukuřičné zrno. V zásadě jej lze vyrobit z jakékoli rostliny, která obsahuje cukr a škrob. Termín "biomasa" používáme jako souhrnné označení pro obnovitelné organické materiály pocházející z rostlin a živočichů. Biomasa zahrnuje živé organismy, materiály získané z živých organismů a materiály z organismů, které nedávno uhynuly.
Přesný postup výroby bioethanolu závisí na složení použité biomasy. Většina výzkumu se v současné době zaměřuje na lignocelulózový materiál, včetně vrby, eukalyptu, slámy, cukrové třtiny, zemědělských zbytků a dalších dřevin a travin, které jsou často považovány za odpad. K výrobě jedné tuny bioetanolu jsou zapotřebí 2 až 4 tuny lignocelulózové biomasy. Výzkumníci dávají přednost lignocelulózové biomase, protože je hojnější než potravinářské plodiny a její výroba je levnější, zejména proto, že je stejně považována za odpad. Má také vyšší čistou energetickou bilanci než jiné druhy biomasy, což ji činí ekologické zvyšuje jeho atraktivitu. Lignocelulózová biomasa může snížit emise skleníkových plynů až o 90%, což je mnohem lepší než u biopaliv první generace.
Nevýhodou použití lignocelulózové biomasy pro výrobu bioetanolu je, že obsahuje řadu sacharidových polymerů včetně celulózy. Celulóza je hlavní složkou buněčných stěn rostlin a skládá se z molekul glukózy. Při rozkladu celulózy v procesu zvaném hydrolýza se uvolňuje glukóza. Existuje několik způsobů, jak hydrolyzovat celulózu v lignocelulózové biomase za účelem získání zkvasitelných cukrů. Mezi nejběžnější metody patří ošetření biomasy kyselinou nebo specifickými enzymy a její zahřátí.
V případě biomasy, která není lignocelulózová, jako je například obilí, je prvním krokem rozemletí biomasy, aby se uvolnil škrob. Výsledný materiál se smíchá s určitým objemem vody, aby se kontroloval poměr cukru a kvasinek ve výsledné kaši. Zahříváním směsi se rozpouštějí ve vodě rozpustné škroby, zatímco kyselou nebo enzymatickou hydrolýzou se škrob současně přeměňuje na cukry. Výsledná směs se kupí na pH mezi 4,8 a 5,0, které je mírně kyselé. To je nezbytné pro růst kvasinek, které cukry zkvašují. Při kvašení vzniká etanol a CO2. Následná destilace a dehydratace zvyšuje koncentraci ethanolu v roztoku.
Aby mohl být etanol používán jako palivo, musí být velmi čistý, co nejblíže 100%. Průmyslově vyráběný etanol má poměrně vysoký obsah vody, který snižuje jeho čistotu. Existuje několik metod dehydratace etanolu, přičemž všechny jsou v současné době předmětem zkoumání vědců s cílem zvýšit účinnost.
Jaké jsou přínosy bioetanolu pro životní prostředí?
Bioetanol nejenže pochází z obnovitelných zdrojů, ale ve srovnání s konvenčními palivy také výrazně snižuje emise skleníkových plynů během výroby a při spalování hotového paliva. Přidávání etanolu do benzinu zvyšuje oktanové číslo, což znamená, že benzín spíše hoří, než hoří, a umožňuje nám tak vytěžit stále se zmenšující zásoby ropy. Prodloužení životnosti ropných zásob zvyšuje naši bezpečnost v oblasti pohonných hmot a snižuje naši závislost na zemích produkujících ropu.
Pokud vás zajímá, zda bioetanol produkuje oxid uhelnatý nebo jiné škodlivé látky, odpověď zní ne. Při spalování bioetanolu vzniká jen velmi málo emisí a je výrazně čistší než konvenční paliva. Nejhorší, co vypouští, je zanedbatelné množství oxidu uhličitého, což je příliš málo na to, aby to mělo nějaký negativní dopad na zdraví lidí nebo životní prostředí.
Možná jste slyšeli protichůdná tvrzení o uhlíkové stopě bioetanolu. Je tedy bioetanol uhlíkově neutrální, nebo ne? Odpověď zní: ano, je uhlíkově neutrální. Musíte si však položit otázku, proč je bioetanol uhlíkově neutrální. Odpověď je vlastně docela jednoduchá: množství oxidu uhličitého uvolněného při výrobě bioetanolu je stejné jako množství oxidu uhličitého přijatého rostlinami, které palivo produkují během fotosyntézy.
Přechod z paliv na bázi ropy na bioetanol pomůže ozdravit ozónovou vrstvu nad Zemí, což je dlouhodobý cíl ekologického hnutí. Když etanol hoří, jsou výsledné produkty méně reaktivní se slunečním světlem než emise z konvenčních zdrojů paliv. Ani rozsáhlé spalování etanolu pravděpodobně nevede k poškození ozonové vrstvy.
I když budeme v blízké budoucnosti nadále používat konvenční pohonné hmoty pro naše vozidla, můžeme bioethanol používat ke snížení emisí skleníkových plynů. Míchání bioetanolu s benzinem přináší řadu cenných výhod. Zaprvé zvyšuje oktanové číslo paliva, což je obvykle obtížné a nákladné. Obohacením nekvalitního paliva etanolem můžeme snížit škodlivé emise a zvýšit výkon. Přidávání bioetanolu do pohonných hmot také znamená, že můžeme dále rozšířit naše dodávky a snížit naši závislost na zemích produkujících ropu.
Celkově by široké používání bioetanolu vedlo ke zlepšení kvality ovzduší a snížení výskytu karcinogenních částic. Probíhající výzkumné a vývojové projekty neustále zlepšují ekologické přínosy bioetanolu, což z něj činí ještě atraktivnější perspektivu. Například nejnovější konstrukce závodů na výrobu bioetanolu zajišťují, že veškerá vypouštěná voda je ekologicky neutrální. Některé závody recyklují odpadní vodu, která vzniká při výrobě bioetanolu, aby mohla být znovu použita.
K čemu se používá bioetanol?
Etanol je univerzální palivo, které již prokázalo svůj potenciál v několika klíčových oblastech. Nejvýznamnějším využitím bioetanolu je dnes jeho využití jako paliva v dopravě, přičemž mnozí zástupci automobilového průmyslu očekávají, že nakonec nahradí benzin jako primární palivo pro osobní vozidla. Jednou z výhod bioetanolu je však to, že nemusí zcela nahradit benzín, aby měl význam. Etanol se často používá ke zvýšení výkonu nekvalitních paliv a na trhu je několik směsných paliv, která kombinují bioetanol s naftou nebo benzinem.
Stejně jako každé jiné palivo lze i bioetanol spalovat a vyrábět z něj energii. Výzkum potenciální úlohy bioetanolu při výrobě elektřiny pokračuje. Ve srovnání s uhlím a ropou má etanol mnohem nižší tepelný výkon, což znamená, že k výrobě stejného množství energie je zapotřebí mnohem větší množství. Můžeme si však dovolit spalovat mnohem více etanolu, aniž bychom poškozovali životní prostředí a vypouštěli toxické emise.
Stále oblíbenější jsou také krby na bioetanol. Neprodukují kouř ani jiné škodlivé vedlejší produkty, skvěle vypadají a nevyžadují komín ani připojení k plynovému potrubí.
Jak si stojí bioetanol ve srovnání s konvenčními palivy?
V porovnání s benzínem má bioetanol mnohem nižší energetický obsah. Pokud máte dvě stejná vozidla, z nichž jedno jezdí na benzín a druhé na bioetanol, auto na benzín bude moci pokračovat v provozu. Bioetanol však neprodukuje tak škodlivé emise jako benzin. Vzhledem k tomu, že náklady na výrobu bioetanolu stále klesají a výrobní metody se stávají efektivnějšími, je možné, že dosáhneme bodu, kdy bude častější tankování do vozidel považováno za výhodný kompromis.
Bioetanol má vyšší oktanové číslo než benzin a může se dokonce přidávat do benzinu, aby se oktanové číslo zvýšilo. Vyšší oktanové číslo znamená, že bioetanol v motoru spíše hoří, než aby se vznítil, a má lepší protiatomové vlastnosti.
Etanol je méně těkavý než benzin, měřeno Reidovým tlakem par. Nižší tlak bioetanolu znamená, že se odpařuje pomalu, čímž se udržuje nízká koncentrace odpařovacích emisí a dále se snižuje riziko exploze paliva. Nízký tlak par však může být pro etanol také nevýhodou. Kombinace nízkého tlaku a jediného bodu varu znamená, že motory poháněné čistým etanolem nemohou bez pomoci nastartovat při teplotách pod 20 stupňů Celsia. Pokud se někdy začne vážně uvažovat o použití bioetanolu jako primárního paliva pro automobily, budou muset motory tento problém kompenzovat.
Bioetanol a podobná biopaliva mohou hrát důležitou roli v boji proti změně klimatu. Nejenže má široké možnosti využití, ale výroba bioetanolu je také uhlíkově neutrální. Sledujte tento prostor, protože by se mohl stát palivem budoucnosti.