Ποιο είναι το αποτύπωμα άνθρακα της βιοαιθανόλης;
Η περιβαλλοντική συνείδηση δεν αποτελεί πλέον περιθωριακό μέλημα. Καθώς οι συνέπειες της ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής γίνονται όλο και πιο εμφανείς, αυξάνεται η συλλογική επιθυμία για την προστασία του πλανήτη και του περιβάλλοντός μας. Ενώ χρειαζόμαστε τους ανθρώπους να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους, τόσο σε ατομικό όσο και σε κοινωνικό επίπεδο, για να καταπολεμήσουμε την κλιματική αλλαγή, υπάρχει επίσης ρόλος για τις πράσινες τεχνολογίες. Κάθε καινοτομία που μας επιτρέπει να μειώσουμε τις επιβλαβείς εκπομπές και να παράγουμε λιγότερα απόβλητα μπορεί να είναι σημαντική για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.
Μία από τις κύριες πηγές παγκόσμιας ρύπανσης είναι οι εκπομπές των οχημάτων. Για πολλούς ανθρώπους, η χρήση ενός προσωπικού αυτοκινήτου αποτελεί αναγκαιότητα. Χωρίς αυτοκίνητο, δεν θα μπορούσαν να πάνε στη δουλειά τους, να πάνε τα παιδιά τους στο σχολείο ή να ταξιδέψουν πολύ μακρύτερα από την πόρτα τους. Αλλά αν δεν έχετε την οικονομική δυνατότητα να αγοράσετε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο και δεν είστε αρκετά τυχεροί να ζείτε κάπου με αξιοπρεπείς υποδομές, η οδήγηση σημαίνει ότι συμβάλλετε στην ατελείωτη ροή ρύπανσης και εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου για την οποία είμαστε όλοι υπεύθυνοι.
Βιοαιθανόλη αναδύεται ως ένα πολλά υποσχόμενο εναλλακτικό καύσιμο που θα μπορούσε μια μέρα να μας επιτρέψει να οδηγούμε όσο θέλουμε χωρίς να χρειάζεται να ανησυχούμε για το τι βγαίνει από την εξάτμισή μας. Όποιος επιδιώκει ένα μέλλον χωρίς εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα θα πρέπει να δώσει προσοχή στη βιοαιθανόλη.
Πώς παράγεται το καύσιμο βιοαιθανόλη;
Η βιοαιθανόλη προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών καυσίμων, αλλά το κύριο πλεονέκτημά της είναι το πόσο φιλική προς το περιβάλλον είναι. Η παραγωγή βιοαιθανόλης χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές, δηλαδή καλλιέργειες όπως το καλαμπόκι, ο αραβόσιτος και το καλαμπόκι. Κατ' αρχήν, μπορεί να παραχθεί από οποιοδήποτε φυτό που περιέχει ζάχαρη και άμυλο. Χρησιμοποιούμε τον όρο "βιομάζα" ως έναν περιεκτικό όρο για τα ανανεώσιμα οργανικά υλικά που προέρχονται από φυτά και ζώα. Η βιομάζα περιλαμβάνει ζωντανούς οργανισμούς, υλικά που προέρχονται από ζωντανούς οργανισμούς και υλικά από οργανισμούς που έχουν πεθάνει πρόσφατα.
Η ακριβής διαδικασία για την παραγωγή καυσίμου βιοαιθανόλης εξαρτάται από τη σύνθεση της χρησιμοποιούμενης βιομάζας. Οι περισσότερες έρευνες επικεντρώνονται επί του παρόντος σε λιγνοκυτταρινικά υλικά, συμπεριλαμβανομένων της ιτιάς, του ευκαλύπτου, του άχυρου, του ζαχαροκάλαμου, των γεωργικών υπολειμμάτων και άλλων ξυλώδη και χορταριασμένων υλικών που συχνά θεωρούνται απόβλητα. Χρειάζονται 2 έως 4 τόνοι λιγνοκυτταρινικής βιομάζας για την παραγωγή 1 τόνου βιοαιθανόλης. Οι ερευνητές προτιμούν τη λιγνοκυτταρινούχα βιομάζα επειδή είναι πιο άφθονη από τις καλλιέργειες τροφίμων και φθηνότερη στην παραγωγή, ιδίως επειδή ούτως ή άλλως θεωρείται απόβλητο. Έχει επίσης υψηλότερο καθαρό ενεργειακό ισοζύγιο από άλλες μορφές βιομάζας, γεγονός που την καθιστά οικολογική το καθιστά πιο ελκυστικό. Η λιγνοκυτταρινική βιομάζα μπορεί να μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου έως και 90%, πολύ καλύτερα από τα βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς.
Το μειονέκτημα της χρήσης λιγνοκυτταρινικής βιομάζας για την παραγωγή βιοαιθανόλης είναι ότι περιέχει μια σειρά από υδατανθρακικά πολυμερή, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης. Η κυτταρίνη είναι το κύριο συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτών και αποτελείται από μόρια γλυκόζης. Όταν η κυτταρίνη διασπάται σε μια διαδικασία που ονομάζεται υδρόλυση, απελευθερώνεται γλυκόζη. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι υδρόλυσης της κυτταρίνης στη λιγνοκυτταρινική βιομάζα για την παραγωγή ζυμώσιμων σακχάρων. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι περιλαμβάνουν την επεξεργασία της βιομάζας με οξύ ή ειδικά ένζυμα και τη θέρμανσή της.
Για τη μη λιγνοκυτταρινούχα βιομάζα, όπως τα σιτηρά, το πρώτο βήμα είναι η άλεση της βιομάζας για την απελευθέρωση του αμύλου. Το προκύπτον υλικό αναμιγνύεται με συγκεκριμένο όγκο νερού για να ελεγχθεί η αναλογία ζάχαρης και ζύμης στον προκύπτοντα πολτό. Η θέρμανση του μείγματος διαλύει τα υδατοδιαλυτά άμυλα, ενώ η όξινη ή ενζυμική υδρόλυση χρησιμοποιείται για την ταυτόχρονη μετατροπή του αμύλου σε σάκχαρα. Το προκύπτον μείγμα αγοράζεται σε pH μεταξύ 4,8 και 5,0, το οποίο είναι ελαφρώς όξινο. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορέσει να αναπτυχθεί η μαγιά που ζυμώνει τα σάκχαρα. Η διαδικασία ζύμωσης παράγει αιθανόλη και CO2. Η επακόλουθη απόσταξη και αφυδάτωση αυξάνει τη συγκέντρωση αιθανόλης στο διάλυμα.
Για να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο, η αιθανόλη πρέπει να είναι πολύ καθαρή, όσο το δυνατόν πιο κοντά στο 100%. Η βιομηχανικά παραγόμενη αιθανόλη έχει σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε νερό που μειώνει την καθαρότητα. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αφυδάτωσης της αιθανόλης, οι οποίες διερευνώνται επί του παρόντος από ερευνητές για τη βελτίωση της αποδοτικότητας.
Ποια είναι τα περιβαλλοντικά οφέλη της βιοαιθανόλης;
Η βιοαιθανόλη όχι μόνο προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές, αλλά μειώνει επίσης σημαντικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά την παραγωγή και κατά την καύση του τελικού καυσίμου, σε σύγκριση με τα συμβατικά καύσιμα. Η προσθήκη αιθανόλης στη βενζίνη αυξάνει τον αριθμό οκτανίων, πράγμα που σημαίνει ότι θα καίει αντί να καίγεται, και μας επιτρέπει να τεντώσουμε τα συνεχώς συρρικνούμενα αποθέματα πετρελαίου. Η επιμήκυνση της διάρκειας ζωής των αποθεμάτων πετρελαίου βελτιώνει την ασφάλεια των καυσίμων μας και μειώνει την εξάρτησή μας από τα πετρελαιοπαραγωγά κράτη.
Αν αναρωτιέστε αν η βιοαιθανόλη παράγει μονοξείδιο του άνθρακα ή άλλες επιβλαβείς ουσίες, η απάντηση είναι όχι. Η καύση βιοαιθανόλης έχει ως αποτέλεσμα πολύ λίγες εκπομπές- είναι σημαντικά καθαρότερη από τα συμβατικά καύσιμα. Το χειρότερο που εκπέμπει είναι μια αμελητέα ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, πολύ μικρή για να έχει οποιαδήποτε αρνητική επίδραση στην υγεία του ανθρώπου ή του περιβάλλοντος.
Μπορεί να έχετε ακούσει αντικρουόμενες δηλώσεις σχετικά με το αποτύπωμα άνθρακα της βιοαιθανόλης. Είναι λοιπόν η βιοαιθανόλη ουδέτερη ως προς τον άνθρακα ή όχι; Η απάντηση είναι, ναι, είναι ουδέτερο ως προς τον άνθρακα. Αλλά πρέπει να αναρωτηθείτε γιατί η βιοαιθανόλη είναι ουδέτερη ως προς τον άνθρακα. Η απάντηση είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλή: η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται κατά την παραγωγή βιοαιθανόλης είναι η ίδια με την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που προσλαμβάνεται από τα φυτά που παράγουν το καύσιμο κατά τη φωτοσύνθεση.
Η μετάβαση από τα καύσιμα με βάση το πετρέλαιο στη βιοαιθανόλη θα συμβάλει στην επούλωση του στρώματος του όζοντος πάνω από τη γη, μακροπρόθεσμος στόχος του περιβαλλοντικού κινήματος. Όταν αιθανόλη καίγονται, τα προϊόντα που προκύπτουν είναι λιγότερο αντιδραστικά με το ηλιακό φως σε σχέση με τις εκπομπές από συμβατικές πηγές καυσίμων. Ακόμη και η καύση αιθανόλης σε μεγάλη κλίμακα είναι απίθανο να καταστρέψει το στρώμα του όζοντος.
Ακόμη και αν συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε συμβατικά καύσιμα για τα οχήματά μας στο εγγύς μέλλον, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη βιοαιθανόλη για να μειώσουμε τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η ανάμειξη βιοαιθανόλης με βενζίνη προσφέρει μια σειρά από πολύτιμα οφέλη. Πρώτον, αυξάνει τον αριθμό οκτανίων του καυσίμου, κάτι που είναι συνήθως δύσκολο και δαπανηρό να γίνει. Εμπλουτίζοντας καύσιμα χαμηλής ποιότητας με αιθανόλη, μπορούμε να μειώσουμε τις επιβλαβείς εκπομπές και να βελτιώσουμε τις επιδόσεις. Η προσθήκη βιοαιθανόλης στα καύσιμα σημαίνει επίσης ότι μπορούμε να αυξήσουμε περαιτέρω τον εφοδιασμό μας και να μειώσουμε την εξάρτησή μας από τις πετρελαιοπαραγωγούς χώρες.
Συνολικά, η ευρεία χρήση της βιοαιθανόλης θα οδηγήσει σε βελτίωση της ποιότητας του αέρα και σε μείωση της επικράτησης καρκινογόνων σωματιδίων. Τα τρέχοντα έργα έρευνας και ανάπτυξης βελτιώνουν συνεχώς τα περιβαλλοντικά οφέλη της βιοαιθανόλης, καθιστώντας την ακόμη πιο ελκυστική προοπτική. Για παράδειγμα, τα τελευταία σχέδια των εργοστασίων βιοαιθανόλης διασφαλίζουν ότι όλο το νερό που απορρίπτεται είναι περιβαλλοντικά ουδέτερο. Ορισμένα εργοστάσια ανακυκλώνουν τα λύματα που παράγονται κατά την παραγωγή βιοαιθανόλης, ώστε να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν.
Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται το καύσιμο βιοαιθανόλη;
Η αιθανόλη είναι ένα ευέλικτο καύσιμο που έχει ήδη αποδείξει τις δυνατότητές του σε διάφορους βασικούς τομείς. Η πιο σημαντική εφαρμογή της βιοαιθανόλης σήμερα είναι ως καύσιμο μεταφοράς, με πολλούς στην αυτοκινητοβιομηχανία να αναμένουν ότι τελικά θα αντικαταστήσει τη βενζίνη ως το κύριο καύσιμο μεταφοράς για τα προσωπικά οχήματα. Ωστόσο, ένα από τα πλεονεκτήματα της βιοαιθανόλης είναι ότι δεν χρειάζεται να αντικαταστήσει πλήρως τη βενζίνη για να κάνει τη διαφορά. Η αιθανόλη χρησιμοποιείται συχνά για να βελτιώσει την απόδοση καυσίμων χαμηλής ποιότητας, ενώ υπάρχουν στην αγορά διάφορα αναμεμειγμένα καύσιμα που συνδυάζουν βιοαιθανόλη με ντίζελ ή βενζίνη.
Όπως κάθε καύσιμο, η βιοαιθανόλη μπορεί να καεί για την παραγωγή ενέργειας και ισχύος. Η έρευνα για τον πιθανό ρόλο της βιοαιθανόλης στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκεται σε εξέλιξη. Σε σύγκριση με τον άνθρακα και το πετρέλαιο, η αιθανόλη έχει πολύ χαμηλότερη θερμική ενεργειακή απόδοση, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτούνται πολύ μεγαλύτερες ποσότητες για την παραγωγή της ίδιας ενεργειακής απόδοσης. Ωστόσο, έχουμε την πολυτέλεια να καίμε πολύ περισσότερη αιθανόλη χωρίς να προκαλούμε περιβαλλοντική ζημιά και να εκλύουμε τοξικές εκπομπές.
Τα τζάκια βιοαιθανόλης γίνονται επίσης όλο και πιο δημοφιλή. Δεν παράγουν καπνό ή άλλα επιβλαβή υποπροϊόντα, έχουν ωραία εμφάνιση και δεν απαιτούν καμινάδα ή σύνδεση με γραμμή αερίου.
Πώς συγκρίνεται η βιοαιθανόλη με τα συμβατικά καύσιμα;
Σε σύγκριση με τη βενζίνη, η βιοαιθανόλη έχει πολύ χαμηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο. Εάν έχετε δύο πανομοιότυπα οχήματα, το ένα με βενζίνη και το άλλο με βιοαιθανόλη, το αυτοκίνητο με βενζίνη θα μπορέσει να συνεχίσει να λειτουργεί. Ωστόσο, η βιοαιθανόλη δεν παράγει τις ίδιες επιβλαβείς εκπομπές με τη βενζίνη. Καθώς το κόστος παραγωγής βιοαιθανόλης συνεχίζει να μειώνεται και οι μέθοδοι παραγωγής γίνονται πιο αποτελεσματικές, μπορεί να φτάσουμε σε ένα σημείο όπου η συχνότερη χρήση καυσίμων στα οχήματα θα θεωρείται αξιόλογο αντιστάθμισμα.
Η βιοαιθανόλη έχει υψηλότερο αριθμό οκτανίων από τη βενζίνη και μπορεί ακόμη και να προστεθεί στη βενζίνη για να αυξήσει τον αριθμό οκτανίων. Ένας υψηλότερος αριθμός οκτανίων σημαίνει ότι η βιοαιθανόλη θα καεί αντί να αναφλεγεί σε έναν κινητήρα και έχει ανώτερες αντιπυρηνικές ιδιότητες.
Η αιθανόλη είναι λιγότερο πτητική από τη βενζίνη, όπως μετράται με την πίεση ατμών Reid. Η χαμηλότερη πίεση της βιοαιθανόλης σημαίνει ότι εξατμίζεται αργά, διατηρώντας τη συγκέντρωση των εκπομπών εξάτμισης σε χαμηλά επίπεδα και μειώνοντας περαιτέρω τον κίνδυνο έκρηξης του καυσίμου. Ωστόσο, η χαμηλή πίεση ατμών μπορεί επίσης να αποτελέσει μειονέκτημα για την αιθανόλη. Ο συνδυασμός της χαμηλής πίεσης και του ενιαίου σημείου βρασμού σημαίνει ότι οι κινητήρες που λειτουργούν με καθαρή αιθανόλη δεν μπορούν να εκκινήσουν χωρίς βοήθεια σε θερμοκρασίες κάτω των 20 βαθμών Κελσίου. Εάν η βιοαιθανόλη θεωρηθεί ποτέ σοβαρά ως κύριο καύσιμο αυτοκινήτων, οι κινητήρες θα πρέπει να αντισταθμίσουν αυτό το πρόβλημα.
Η βιοαιθανόλη και παρόμοια βιοκαύσιμα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής. Όχι μόνο έχει ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών, αλλά η παραγωγή βιοαιθανόλης είναι επίσης ουδέτερη ως προς τον άνθρακα. Παρακολουθήστε το χώρο αυτό, καθώς θα μπορούσε κάλλιστα να είναι το καύσιμο του μέλλοντος.