Mikä on bioetanolin hiilijalanjälki?
Ympäristötietoisuus ei ole enää marginaalinen huolenaihe. Kun ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen seuraukset käyvät yhä selvemmiksi, yhteinen halu suojella planeettaamme ja ympäristöämme kasvaa. Vaikka ilmastonmuutoksen torjumiseksi ihmisten on muutettava käyttäytymistään sekä yksilöllisesti että yhteiskunnallisesti, myös vihreällä teknologialla on oma roolinsa. Kaikki innovaatiot, joiden avulla voimme vähentää haitallisia päästöjä ja tuottaa vähemmän jätettä, voivat olla merkittäviä ilmastonmuutoksen torjunnassa.
Ajoneuvojen päästöt ovat yksi tärkeimmistä maailmanlaajuisen saastumisen lähteistä. Henkilöauton käyttö on monille ihmisille välttämättömyys. Ilman autoa he eivät pystyisi menemään töihin, viemään lapsiaan kouluun tai kulkemaan paljon kauemmas kuin kotiovelleen. Mutta ellei sinulla ole varaa sähköautoon ja jos et ole onnekas ja asu jossakin, jossa on kunnollinen infrastruktuuri, autoilu tarkoittaa sitä, että osallistut saastumisen ja kasvihuonekaasupäästöjen loputtomaan virtaan, josta me kaikki olemme vastuussa.
Bioetanoli on nousemassa lupaavaksi vaihtoehtoiseksi polttoaineeksi, jonka ansiosta voisimme jonain päivänä ajaa niin paljon kuin haluamme ilman, että meidän tarvitsee huolehtia siitä, mitä pakokaasuistamme tulee ulos. Kaikkien, jotka pyrkivät hiilineutraaliin tulevaisuuteen, tulisi kiinnittää huomiota bioetanoliin.
Miten bioetanolipolttoainetta valmistetaan?
Bioetanolilla on lukuisia etuja perinteisiin polttoaineisiin verrattuna, mutta sen tärkein myyntivaltti on sen ympäristöystävällisyys. Bioetanolin tuotannossa käytetään uusiutuvia luonnonvaroja eli viljelykasveja, kuten maissia, maissia ja maissia. Periaatteessa sitä voidaan valmistaa mistä tahansa sokeria ja tärkkelystä sisältävästä kasvista. Käytämme termiä "biomassa" kaiken kattavana terminä kasveista ja eläimistä peräisin oleville uusiutuville orgaanisille materiaaleille. Biomassaan kuuluvat elävät organismit, elävistä organismeista peräisin olevat materiaalit ja äskettäin kuolleista organismeista peräisin olevat materiaalit.
Bioetanolin valmistuksen tarkka prosessi riippuu käytetyn biomassan koostumuksesta. Suurin osa tutkimuksesta keskittyy tällä hetkellä lignoselluloosamateriaaleihin, kuten pajuun, eukalyptukseen, olkeen, sokeriruokoon, maatalousjätteisiin ja muihin usein jätteeksi katsottuihin puu- ja ruohomateriaaleihin. Yhden bioetanolitonnin tuottamiseen tarvitaan 2-4 tonnia lignoselluloosabiomassaa. Tutkijat suosivat lignoselluloosabiomassaa, koska sitä on runsaammin kuin ravintokasveja ja koska se on halvempaa tuottaa, varsinkin kun sitä pidetään joka tapauksessa jätteenä. Sen nettoenergiatase on myös korkeampi kuin muiden biomassojen, mikä tekee siitä ekologinen tekee siitä houkuttelevamman. Lignoselluloosabiomassalla voidaan vähentää kasvihuonekaasupäästöjä jopa 90%, mikä on paljon parempi kuin ensimmäisen sukupolven biopolttoaineilla.
Lignoselluloosabiomassan käytön haittapuolena bioetanolin tuotannossa on se, että se sisältää erilaisia hiilihydraattipolymeerejä, kuten selluloosaa. Selluloosa on kasvien soluseinien pääkomponentti, ja se koostuu glukoosimolekyyleistä. Kun selluloosa hajoaa hydrolyysiksi kutsutussa prosessissa, vapautuu glukoosia. Lignoselluloosabiomassan selluloosaa voidaan hydrolysoida useilla eri tavoilla käymiskelpoisten sokerien tuottamiseksi. Yleisimpiä menetelmiä ovat biomassan käsittely hapolla tai tietyillä entsyymeillä ja sen kuumentaminen.
Muiden kuin lignoselluloosapohjaisten biomassojen, kuten viljan, osalta ensimmäinen vaihe on biomassan jauhaminen tärkkelyksen vapauttamiseksi. Näin saatu materiaali sekoitetaan tiettyyn vesimäärään, jotta voidaan säätää sokerin ja hiivan suhdetta syntyvässä mässissä. Seoksen kuumentaminen liuottaa vesiliukoisen tärkkelyksen, kun taas happo tai entsymaattinen hydrolyysi muuntaa tärkkelyksen samanaikaisesti sokereiksi. Näin saatu seos ostetaan pH-arvoon 4,8-5,0, joka on lievästi hapan. Tämä on välttämätöntä, jotta hiiva, joka käyttää sokerit, pääsee kasvamaan. Käymisprosessi tuottaa etanolia ja hiilidioksidia. Myöhemmin tapahtuva tislaus ja vedenpoisto lisäävät etanolin pitoisuutta liuoksessa.
Polttoaineena käytettävän etanolin on oltava erittäin puhdasta, mahdollisimman lähellä 100%:tä. Teollisesti tuotetun etanolin vesipitoisuus on suhteellisen korkea, mikä heikentää puhtautta. Etanolin kuivattamiseen on olemassa useita menetelmiä, joita kaikkia tutkijat tutkivat parhaillaan tehokkuuden parantamiseksi.
Mitkä ovat bioetanolin ympäristöhyödyt?
Bioetanoli on peräisin uusiutuvista energialähteistä, ja sen lisäksi se vähentää merkittävästi kasvihuonekaasupäästöjä sekä tuotannon aikana että valmista polttoainetta poltettaessa verrattuna tavanomaisiin polttoaineisiin. Etanolin lisääminen bensiiniin nostaa oktaanilukua, mikä tarkoittaa, että bensiini palaa pikemminkin kuin palaa, ja antaa meille mahdollisuuden venyttää jatkuvasti kutistuvia öljyvarantojamme. Öljyvarantojen käyttöiän pidentäminen parantaa polttoainevarmuuttamme ja vähentää riippuvuuttamme öljyntuottajamaista.
Jos mietit, tuottaako bioetanoli hiilimonoksidia tai muita haitallisia aineita, vastaus on ei. Bioetanolin polttaminen aiheuttaa hyvin vähän päästöjä; se on huomattavasti puhtaampaa kuin tavanomaiset polttoaineet. Pahimmillaan se tuottaa vain vähäisen määrän hiilidioksidia, joka on aivan liian vähän, jotta sillä olisi mitään kielteistä vaikutusta ihmisten tai ympäristön terveyteen.
Olet ehkä kuullut ristiriitaisia lausuntoja bioetanolin hiilijalanjäljestä. Onko bioetanoli siis hiilineutraalia vai ei? Vastaus on kyllä, se on hiilineutraali. On kuitenkin kysyttävä itseltään, miksi bioetanoli on hiilineutraalia. Vastaus on itse asiassa melko yksinkertainen: bioetanolin tuotannossa vapautuu saman verran hiilidioksidia kuin polttoainetta tuottavat kasvit ottavat talteen fotosynteesin aikana.
Siirtyminen öljypohjaisista polttoaineista bioetanoliin auttaa parantamaan maapallon otsonikerrosta, mikä on ympäristöliikkeen pitkän aikavälin tavoite. Kun etanoli poltettaessa syntyvät tuotteet reagoivat vähemmän auringonvalon kanssa kuin perinteisistä polttoainelähteistä peräisin olevat päästöt. Edes etanolin laajamittainen polttaminen ei todennäköisesti heikennä otsonikerrosta.
Vaikka käyttäisimme lähitulevaisuudessa edelleen perinteistä polttoainetta ajoneuvoissamme, voimme silti käyttää bioetanolia kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi. Bioetanolin sekoittaminen bensiiniin tarjoaa useita arvokkaita etuja. Ensinnäkin se nostaa polttoaineen oktaanilukua, mikä on yleensä vaikeaa ja kallista. Väkevöittämällä heikkolaatuista polttoainetta etanolilla voimme vähentää haitallisia päästöjä ja parantaa suorituskykyä. Bioetanolin lisääminen polttoaineeseen tarkoittaa myös sitä, että voimme lisätä polttoaineen tarjontaa entisestään ja vähentää riippuvuuttamme öljyntuottajamaista.
Kaiken kaikkiaan bioetanolin laajamittainen käyttö parantaisi ilmanlaatua ja vähentäisi syöpää aiheuttavien hiukkasten määrää. Käynnissä olevat tutkimus- ja kehityshankkeet parantavat jatkuvasti bioetanolin ympäristöhyötyjä, mikä tekee bioetanolista entistä houkuttelevamman vaihtoehdon. Esimerkiksi uusimmissa bioetanolitehtaissa varmistetaan, että kaikki päästetty vesi on ympäristön kannalta neutraalia. Jotkut laitokset kierrättävät bioetanolin tuotannossa syntyvän jäteveden, jotta se voidaan käyttää uudelleen.
Mihin bioetanolipolttoainetta käytetään?
Etanoli on monipuolinen polttoaine, joka on jo osoittanut potentiaalinsa useilla keskeisillä aloilla. Bioetanolin merkittävin sovellus on nykyään liikennepolttoaine, ja monet autoteollisuuden edustajat odottavat sen syrjäyttävän lopulta bensiinin henkilöautojen ensisijaisena liikennepolttoaineena. Yksi bioetanolin eduista on kuitenkin se, että sen ei tarvitse korvata bensiiniä kokonaan, jotta sillä olisi merkitystä. Etanolia käytetään usein parantamaan heikkolaatuisen polttoaineen suorituskykyä, ja markkinoilla on useita polttoaineseoksia, joissa bioetanolia yhdistetään dieseliin tai bensiiniin.
Kuten mitä tahansa polttoainetta, myös bioetanolia voidaan polttaa energian ja sähkön tuottamiseksi. Bioetanolin mahdollista roolia sähköntuotannossa tutkitaan parhaillaan. Kivihiileen ja öljyyn verrattuna etanolin lämpöenergiantuotto on paljon pienempi, mikä tarkoittaa, että saman energiantuoton tuottamiseen tarvitaan paljon suurempia määriä. Meillä on kuitenkin varaa polttaa paljon enemmän etanolia aiheuttamatta ympäristövahinkoja ja päästämättä myrkyllisiä päästöjä.
Myös bioetanolitakoista on tulossa yhä suositumpia. Ne eivät tuota savua tai muita haitallisia sivutuotteita, ne näyttävät hyvältä, eivätkä ne vaadi savupiippua tai kaasulinjaan liittämistä.
Miten bioetanolia verrataan tavanomaisiin polttoaineisiin?
Bioetanolin energiasisältö on paljon pienempi kuin bensiinin. Jos on kaksi samanlaista ajoneuvoa, joista toinen kulkee bensiinillä ja toinen bioetanolilla, bensiinillä kulkeva auto voi jatkaa kulkuaan. Bioetanoli ei kuitenkaan tuota samoja haitallisia päästöjä kuin bensiini. Kun bioetanolin tuotantokustannukset laskevat edelleen ja tuotantomenetelmät tehostuvat, saatamme hyvinkin saavuttaa pisteen, jossa ajoneuvojen polttoaineen käytön lisääminen useammin on kannattava kompromissi.
Bioetanolin oktaaniluku on korkeampi kuin bensiinin, ja sitä voidaan jopa lisätä bensiiniin oktaaniluvun nostamiseksi. Korkeampi oktaaniluku tarkoittaa, että bioetanoli pikemminkin palaa kuin syttyy moottorissa, ja sillä on paremmat ydinaseiden vastaiset ominaisuudet.
Etanoli on vähemmän haihtuvaa kuin bensiini Reidin höyrynpaineen mukaan mitattuna. Bioetanolin alhaisempi paine tarkoittaa, että se haihtuu hitaasti, jolloin haihtumispäästöjen pitoisuus pysyy alhaisena ja polttoaineen räjähdysvaara pienenee entisestään. Alhainen höyrynpaine voi kuitenkin olla myös etanolin haitta. Matalan paineen ja yhden kiehumispisteen yhdistelmä tarkoittaa, että puhtaalla etanolilla toimivat moottorit eivät voi käynnistyä ilman apua alle 20 celsiusasteen lämpötiloissa. Jos bioetanolia harkitaan koskaan vakavasti autojen ensisijaiseksi polttoaineeksi, moottoreiden on kompensoitava tämä ongelma.
Bioetanolilla ja vastaavilla biopolttoaineilla voi olla tärkeä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa. Sen lisäksi, että bioetanolilla on laaja valikoima mahdollisia sovelluksia, sen tuotanto on myös hiilineutraalia. Pidä tätä tilaa silmällä, sillä se voi hyvinkin olla tulevaisuuden polttoaine.