Milline on bioetanooli süsiniku jalajälg?
Keskkonnateadlikkus ei ole enam marginaalne mure. Kuna inimtekkeliste kliimamuutuste tagajärjed muutuvad üha ilmsemaks, kasvab kollektiivne soov kaitsta meie planeeti ja keskkonda. Kuigi kliimamuutuste vastu võitlemiseks on vaja, et inimesed muudaksid oma käitumist nii individuaalselt kui ka ühiskonna tasandil, on ka keskkonnahoidlikel tehnoloogiatel oma roll. Iga innovatsioon, mis võimaldab meil vähendada kahjulikke heitkoguseid ja tekitada vähem jäätmeid, võib olla oluline kliimamuutuste vastases võitluses.
Üks peamisi ülemaailmse saastuse allikaid on sõidukite heitmed. Paljude inimeste jaoks on isikliku auto kasutamine hädavajalik. Ilma autota ei saaks nad tööle minna, oma lapsi kooli viia või sõita palju kaugemale kui oma koduuksest. Kuid kui te ei saa endale lubada elektriautot ja kui teil ei ole piisavalt õnne, et elada kusagil, kus on korralik infrastruktuur, tähendab autojuhtimine, et te aitate kaasa lõputule saastamise ja kasvuhoonegaaside heitkoguste voole, mille eest me kõik vastutame.
Bioetanool on kujunemas paljutõotav alternatiivne kütus, mis võib ühel päeval võimaldada meil sõita nii palju kui tahame, ilma et peaksime muretsema selle pärast, mis meie heitgaasist välja tuleb. Kõik, kes soovivad saavutada süsinikdioksiidi neutraalset tulevikku, peaksid bioetanoolile tähelepanu pöörama.
Kuidas toodetakse bioetanoolkütust?
Bioetanoolil on tavapäraste kütuste ees mitmeid eeliseid, kuid selle peamine müügiargument on selle keskkonnasõbralikkus. Bioetanooli tootmisel kasutatakse taastuvaid ressursse, nimelt selliseid põllukultuure nagu mais, mais ja mais. Põhimõtteliselt saab seda toota mis tahes taimest, mis sisaldab suhkrut ja tärklist. Me kasutame mõistet "biomass" kui kõikehõlmavat terminit taimedest ja loomadest saadud taastuvate orgaaniliste materjalide kohta. Biomassi hulka kuuluvad elusorganismid, elusorganismidest saadud materjalid ja hiljuti surnud organismide materjalid.
Bioetanoolkütuse tootmise täpne protsess sõltub kasutatava biomassi koostisest. Enamik teadusuuringuid keskendub praegu lignotselluloosmaterjalidele, sealhulgas paju, eukalüpt, õled, suhkruroo, põllumajandusjäätmed ja muud sageli jäätmeteks peetavad puit- ja rohtmaterjalid. Ühe tonni bioetanooli tootmiseks on vaja 2-4 tonni lignotselluloosast biomassi. Teadlased eelistavad lignotselluloosast biomassi, sest seda on rohkem kui toidukultuure ja odavam toota, eriti kuna seda peetakse niikuinii jäätmeteks. Samuti on tal suurem netoenergiabilanss kui teistel biomassi liikidel, mis muudab ta ökoloogiline muudab selle atraktiivsemaks. Lignotselluloosne biomass võib vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid kuni 90% võrra, mis on palju parem kui esimese põlvkonna biokütuste puhul.
Lignotselluloosse biomassi kasutamise puuduseks bioetanooli tootmiseks on see, et see sisaldab mitmesuguseid süsivesikute polümeere, sealhulgas tselluloosi. Tselluloos on taimede rakuseinte peamine komponent ja koosneb glükoosimolekulidest. Kui tselluloos laguneb protsessis, mida nimetatakse hüdrolüüsiks, vabaneb glükoos. Lignotselluloosbiomassi tselluloosi hüdrolüüsimiseks kääritavate suhkrute saamiseks on mitmeid viise. Kõige levinumad meetodid hõlmavad biomassi töötlemist happe või spetsiifiliste ensüümidega ja kuumutamist.
Mittelignotselluloosse biomassi, näiteks teravilja puhul on esimene samm biomassi jahvatamine, et eraldada tärklis. Saadud materjal segatakse kindla veekogusega, et kontrollida suhkru ja pärmi suhet saadud meskis. Segu kuumutamine lahustab vees lahustuva tärklise, samal ajal kasutatakse happelist või ensüümset hüdrolüüsi, et muuta tärklis samal ajal suhkruteks. Saadud segu ostetakse pH-ga 4,8-5,0, mis on kergelt happeline. See on vajalik selleks, et suhkruid kääritav pärm saaks kasvada. Käärimisprotsessis tekib etanool ja CO2. Järgnev destilleerimine ja dehüdratsioon suurendavad etanooli kontsentratsiooni lahuses.
Kütusena kasutamiseks peab etanool olema väga puhas, võimalikult lähedal 100%-le. Tööstuslikult toodetud etanoolil on suhteliselt suur veesisaldus, mis vähendab puhtust. Etanooli dehüdreerimiseks on mitu meetodit, mida kõik uuritakse praegu teadlaste poolt tõhususe suurendamiseks.
Millised on bioetanooli keskkonnaalased eelised?
Bioetanool ei pärine mitte ainult taastuvatest allikatest, vaid vähendab ka märkimisväärselt kasvuhoonegaaside heitkoguseid tootmise ajal ja valmis kütuse põletamisel võrreldes tavapäraste kütustega. Etanooli lisamine bensiinile suurendab oktaanarvu, mis tähendab, et see pigem põleb kui põleb, ja võimaldab meil venitada meie üha kahanevaid naftavarusid. Naftavarude eluea pikendamine parandab meie kütusekindlust ja vähendab meie sõltuvust naftat tootvatest riikidest.
Kui te mõtlete, kas bioetanool toodab süsinikmonooksiidi või muid kahjulikke aineid, siis vastus on eitav. Bioetanooli põletamisel tekib väga vähe heitkoguseid; see on oluliselt puhtam kui tavalised kütused. Halvim, mida see eraldab, on tühine kogus süsinikdioksiidi, mis on liiga väike, et avaldada mingit negatiivset mõju inimeste või keskkonna tervisele.
Võib-olla olete kuulnud vastuolulisi väiteid bioetanooli süsiniku jalajälje kohta. Kas bioetanool on siis süsinikuneutraalne või mitte? Vastus on jah, see on süsinikuneutraalne. Kuid te peate endalt küsima, miks bioetanool on süsinikuneutraalne. Vastus on tegelikult üsna lihtne: bioetanooli tootmisel vabanev süsinikdioksiidi kogus on sama suur kui see süsinikdioksiidi kogus, mida kütust tootvad taimed fotosünteesi käigus võtavad.
Üleminek naftapõhiselt kütuselt bioetanoolile aitab tervendada maakera osoonikihti, mis on keskkonnaliikumise pikaajaline eesmärk. Kui etanool põleb, on tekkivad tooted päikesevalguse suhtes vähem reaktiivsed kui tavapärastest kütuseallikatest pärinevad heitkogused. Isegi etanooli suuremahuline põletamine ei kahanda tõenäoliselt osoonikihti.
Isegi kui me jätkame lähitulevikus tavakütuse kasutamist oma sõidukites, saame siiski kasutada bioetanooli, et vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid. Bioetanooli segamine bensiiniga pakub mitmeid väärtuslikke eeliseid. Esiteks suurendab see kütuse oktaanarvu, mida on tavaliselt raske ja kallis teha. Halvema kvaliteediga kütuse rikastamisega etanooliga saame vähendada kahjulikke heitkoguseid ja parandada jõudlust. Bioetanooli lisamine kütusele tähendab ka seda, et me saame veelgi laiendada oma varusid ja vähendada meie sõltuvust naftat tootvatest riikidest.
Üldiselt parandaks bioetanooli laialdane kasutamine õhu kvaliteeti ja vähendaks kantserogeensete osakeste levikut. Käimasolevad uurimis- ja arendusprojektid parandavad pidevalt bioetanooli keskkonnahüvesid, mis muudab selle veelgi atraktiivsemaks. Näiteks bioetanoolijaamade uusimad konstruktsioonid tagavad, et kogu väljavoolav vesi on keskkonnale neutraalne. Mõned tehased taaskasutavad bioetanooli tootmisel tekkivat heitvett, et seda saaks taaskasutada.
Milleks kasutatakse bioetanoolkütust?
Etanool on mitmekülgne kütus, mis on juba tõestanud oma potentsiaali mitmes võtmevaldkonnas. Bioetanooli kõige silmapaistvam rakendus on praegu transpordikütus, kusjuures paljud autotööstuses ootavad, et see tõrjub lõpuks välja bensiini kui peamise transpordikütuse isiklikes sõidukites. Üks bioetanooli eeliseid on aga see, et see ei pea bensiini täielikult asendama, et see oleks kasulik. Etanooli kasutatakse sageli madala kvaliteediga kütuse jõudluse suurendamiseks ning turul on mitmeid kütusesegusid, milles bioetanool on kombineeritud diislikütuse või bensiiniga.
Nagu iga kütust, saab ka bioetanooli põletada energia tootmiseks ja elektrienergia saamiseks. Praegu uuritakse bioetanooli võimalikku rolli elektritootmises. Võrreldes kivisöe ja naftaga on etanooli soojusenergia tootlikkus palju väiksem, mis tähendab, et sama energia tootmiseks on vaja palju suuremaid koguseid. Siiski saame endale lubada palju rohkem etanooli põletamist, ilma et see tekitaks keskkonnakahju ja tekitaks mürgiseid heitmeid.
Bioetanoolikaminad muutuvad samuti üha populaarsemaks. Nad ei tekita suitsu ega muid kahjulikke kõrvalsaadusi, nad näevad suurepärased välja ning ei vaja korstnat ega ühendust gaasitrassiga.
Kuidas on bioetanool võrreldav tavapäraste kütustega?
Võrreldes bensiiniga on bioetanooli energiasisaldus palju väiksem. Kui teil on kaks identset sõidukit, millest üks sõidab bensiiniga ja teine bioetanooliga, siis bensiiniga sõitev auto saab edasi sõita. Bioetanool ei tekita aga samasuguseid kahjulikke heitkoguseid nagu bensiin. Kuna bioetanooli tootmiskulud langevad jätkuvalt ja tootmismeetodid muutuvad tõhusamaks, võime jõuda punkti, kus sõidukite sagedasemat tankimist peetakse tasuvaks kompromissiks.
Bioetanoolil on bensiinist kõrgem oktaanarv ja seda võib isegi bensiinile lisada, et suurendada oktaanarvu. Kõrgem oktaanarv tähendab, et bioetanool pigem põleb kui süttib mootoris ja tal on paremad tuumavastased omadused.
Etanool on vähem lenduv kui bensiin, mõõdetuna Reidi aururõhu järgi. Bioetanooli madalam rõhk tähendab, et see aurustub aeglaselt, mis hoiab aurustuvate heitmete kontsentratsiooni madalana ja vähendab veelgi kütuse plahvatusohtu. Kuid madal aururõhk võib olla etanooli puhul ka puuduseks. Madala rõhu ja ühe keemistemperatuuri kombinatsioon tähendab, et puhtal etanooliga töötavad mootorid ei saa alla 20 °C temperatuuril ilma abita käivituda. Kui bioetanooli hakatakse kunagi tõsiselt kaaluma autode põhikütusena, peavad mootorid seda probleemi kompenseerima.
Bioetanool ja muud sarnased biokütused võivad mängida olulist rolli kliimamuutuste vastu võitlemisel. Sellel ei ole mitte ainult lai potentsiaalne kasutusvõimalus, vaid bioetanooli tootmine on ka süsinikuneutraalne. Hoidke silma peal, sest see võib olla tuleviku kütus.