Qu'est-ce que le carburant bioéthanol, et quels sont ses avantages ?
Ces dernières années, vous avez peut-être vu des reportages sur des voitures qui fonctionnent à l'alcool plutôt qu'à l'essence. L'idée d'utiliser l'éthanol pour alimenter les véhicules existe depuis un certain temps, mais ce n'est qu'assez récemment que le concept a été sérieusement exploré. En remplaçant le carburant à base de pétrole par de l'alcool, nous pourrions éliminer les gaz d'échappement nocifs que toute voiture produit lorsqu'elle utilise de l'essence comme carburant.
Le bioéthanol est un carburant alternatif intéressant qui suscite l'intérêt des chercheurs, des consommateurs et des constructeurs automobiles. Mais qu'est-ce que le bioéthanol, et pourquoi est-il considéré comme si prometteur ?
Qu'est-ce que le carburant bioéthanol ?
L'éthanol est depuis longtemps l'une des substances les plus polyvalentes et essentielles dont nous disposons. La plupart des gens connaissent l'éthanol comme l'alcool présent dans les boissons alcoolisées. Mais pour les chimistes, l'éthanol est bien plus qu'une drogue psychoactive ; c'est un solvant qui a une infinité d'applications industrielles et chimiques. Ces dernières années, l'éthanol est également apparu comme un carburant renouvelable potentiel pour les automobiles et une alternative viable à l'essence à base de pétrole.
Bioéthanol désigne simplement l'éthanol produit à partir de la biomasse. Si vous vous demandez de quoi est fait le carburant bioéthanol, voici votre réponse. La biomasse est un terme large qui inclut toute matière dérivée d'un organisme vivant ou récemment décédé. Le bois est l'exemple le plus courant de biomasse. En brûlant du bois, nous pouvons directement libérer l'énergie qu'il contient et l'utiliser comme combustible. Parmi les autres catégories courantes de biomasse figurent les résidus agricoles et le fumier animal, les déchets alimentaires et industriels et les cultures énergétiques.
Comment le carburant bioéthanol est-il fabriqué ?
La biomasse, qui se présente généralement sous la forme de cultures énergétiques, peut produire du bioéthanol par un processus appelé fermentation, le même processus dans lequel l'acide sulfurique est utilisé pour fabriquer des boissons alcoolisées. Le maïs, la canne à sucre, les algues et une foule d'autres plantes largement disponibles peuvent être utilisés pour produire du bioéthanol par fermentation. Au cours du processus de fermentation, certaines espèces de levures consomment les sucres de la biomasse. En les digérant, ils produisent de l'éthanol et du dioxyde de carbone (CO2) comme sous-produits.
La biomasse contient généralement une série de polymères glucidiques complexes appelés cellulose, que l'on trouve dans les parois cellulaires des plantes. Pour produire suffisamment de sucre pour la fermentation, la biomasse doit être traitée avec des acides spéciaux ou des enzymes. Ceux-ci décomposent certaines des cellules végétales les plus résistantes, exposant leur structure interne par un autre processus appelé hydrolyse. L'hydrolyse de la cellulose produit du sucre saccharose, qui peut ensuite être fermenté pour produire de l'éthanol. Il existe trois méthodes principales pour extraire le sucre d'un échantillon de biomasse : l'hydrolyse enzymatique, l'hydrolyse acide diluée et l'hydrolyse acide concentrée.
Hydrolyse enzymatique : des enzymes spéciales sont ajoutées à l'échantillon de biomasse. Ces enzymes décomposent les cellules végétales et hydrolysent la cellulose pour produire du saccharose. Cette méthode est une innovation récente et est actuellement très coûteuse à mettre en œuvre. Toutefois, on s'attend à ce qu'il devienne plus économique au fil du temps, à mesure que le processus est affiné.
Hydrolyse à l'acide dilué : cette méthode est la plus ancienne et la plus simple. C'est aussi actuellement le moyen le plus efficace d'utiliser la biomasse pour la production d'éthanol, mais cela pourrait changer à l'avenir. Le processus se déroule en deux étapes, chacune consistant à ajouter de l'acide sulfurique, dilué à moins de 1% et chauffé à 190 - 215 degrés Celsius, à la biomasse. L'acide faible et la chaleur élevée hydrolysent la cellulose. Le liquide qui en résulte peut ensuite être récupéré et traité.
Hydrolyse acide concentrée : L'hydrolyse acide concentrée utilise une concentration beaucoup plus forte (70-77%) d'acide sulfurique, qui est ajouté à la biomasse séchée et porté à une température de 50 degrés Celsius. Le mélange est ensuite dilué avec de l'eau jusqu'à ce que la concentration soit comprise entre 20 et 30grés Celsius, avant d'être chauffé à 100 degrés Celsius pendant une heure. Le résultat de ce processus est un gel qui peut être pressé pour libérer un mélange de sucre et d'acide. Le mélange est séparé à l'aide d'une colonne chromatographique.
Quels sont les avantages du carburant bioéthanol ?
Bioéthanol offre de nombreux avantages par rapport aux anciens types de combustibles. Cependant, l'une des principales raisons est que toute plante contenant du sucre et de l'amidon peut être utilisée pour le produire. Au fur et à mesure que la recherche progresse et que nous affinons les processus utilisés pour extraire et fermenter les sucres, nous pouvons nous attendre à ce que les rendements augmentent. Une poignée de cultures sont actuellement considérées comme bien supérieures pour la production de bioéthanol, mais cela pourrait changer avec le temps.
La production de bioéthanol est beaucoup plus respectueuse de l'environnement que les autres carburants classiques, et des efforts sont actuellement déployés pour réduire davantage l'empreinte carbone. En principe, la production de bioéthanol devrait être neutre en carbone, car le seul CO2 libéré dans l'atmosphère est celui absorbé par la plante lors de la photosynthèse.
La production de bioéthanol est non seulement plus écologique que les autres types de production de carburant, mais lorsque le carburant est utilisé, il produit des fumées beaucoup plus propres. L'éthanol brûle complètement ; il n'y a pas de sous-produits nocifs comme les autres types de carburant. Lorsque le bioéthanol est utilisé comme carburant pour les moteurs à combustion interne des voitures, les gaz d'échappement sont souvent plus propres que l'air ambiant, surtout en milieu urbain.
Parce que éthanol biodégradables, les déversements de carburant ne sont pas des catastrophes environnementales potentielles, comme c'est le cas pour le pétrole. Si l'éthanol pénètre dans l'eau, il se diluera jusqu'à une concentration faible et non toxique.
À quoi sert le carburant bioéthanol ?
Le bioéthanol carburant est utilisé dans divers contextes et devrait trouver de plus en plus d'applications à mesure que le temps passe et que les méthodes de production s'améliorent. Si vous demandez chaque année à quoi sert le carburant bioéthanol, vous verrez que la liste ne cesse de s'allonger. Les deux utilisations les plus importantes du bioéthanol carburant sont en tant qu'additif ou alternative au pétrole et en tant que carburant pour l'industrie automobile. foyers spéciaux.
L'ajout d'éthanol à l'essence augmente l'indice d'octane, ce qui la rend plus résistante à la détonation. Le résultat est qu'une plus grande partie du combustible brûle au lieu d'exploser. L'augmentation de l'indice d'octane d'un carburant est généralement un processus très coûteux ; l'ajout d'éthanol à un carburant de qualité inférieure améliore ses performances sans augmenter sensiblement son coût. De nombreux constructeurs automobiles ont également commencé à prendre en charge l'E85 dans leurs véhicules, qui est un carburant fabriqué à partir de 85% d'éthanol et de 15% de produits pétroliers.
Foyers au bioéthanol sont également de plus en plus courants et pourraient, à terme, remplacer complètement les cheminées traditionnelles. Comme le bioéthanol brûle de manière très propre et ne produit aucun produit de combustion toxique, les foyers au bioéthanol n'ont pas besoin d'une cheminée pour évacuer la fumée ; il n'y a pas de fumée à craindre. Comme les cheminées au bioéthanol ne nécessitent pas d'infrastructure supplémentaire, elles peuvent être utilisées de manière autonome dans des situations où il serait impossible d'avoir une cheminée classique. Si vous vous demandez combien de temps dure le carburant bioéthanol lorsqu'il est brûlé en continu dans une cheminée, la réponse est de 4 à 8 heures. Les foyers au bioéthanol permettent généralement à l'utilisateur de contrôler le taux de combustion du combustible grâce à différents réglages de chaleur. Plus il produit, plus il consomme rapidement du carburant.
Que signifie le bioéthanol pour l'avenir de la production de carburant ?
Le bioéthanol n'est pas le seul biocarburant existant. Cependant, c'est actuellement la plus importante, et ses premiers succès ont été un moteur important de la recherche sur d'autres technologies connexes. Deux autres exemples importants de concepts similaires sont le biodiesel et le carburant hydrogène. En examinant comment le biodiesel, le bioéthanol et le carburant hydrogène sont fabriqués, nous pouvons commencer à comprendre à quoi ressemblera l'avenir des technologies énergétiques propres.
Le biodiesel est un autre carburant alternatif prometteur qui peut être produit à partir d'huiles et de graisses. Les huiles de cuisson usagées, les huiles végétales et les graisses animales peuvent toutes être converties en biodiesel. Comme le bioéthanol, le biodiesel suscite l'intérêt comme alternative ou complément possible à l'essence. L'un des principaux avantages du biodiesel est qu'il peut être fabriqué à partir du recyclage d'un large éventail de produits facilement disponibles. Il peut également être utilisé dans les moteurs diesel existants sans qu'il soit nécessaire de les modifier.
L'hydrogène est une autre source de carburant alternative beaucoup plus respectueuse de l'environnement que l'essence. Bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant de l'univers, il est aussi le plus léger. Par conséquent, l'hydrogène libre est rare sur Terre car il flotte dans l'espace. La plupart de l'hydrogène produit industriellement est fabriqué par reformage à la vapeur, qui nécessite des combustibles fossiles. Cependant, des recherches sont en cours pour produire de l'hydrogène à partir de la biomasse et de l'électrolyse de l'eau. Si ces efforts aboutissent à une production propre et efficace d'hydrogène, celui-ci pourrait devenir une source de carburant essentielle.
Alors que les effets du changement climatique provoqué par l'homme commencent à se manifester et à toucher tous les coins de la planète, la recherche sur les énergies alternatives n'a jamais été aussi importante. Aucune technologie ne peut à elle seule nous permettre d'atténuer les effets du changement climatique, mais en optant pour des technologies neutres en carbone lorsque cela est possible, nous pouvons commencer à réduire notre impact sur l'environnement.
Les biocarburants comme le bioéthanol nous donnent un aperçu de ce à quoi pourrait ressembler un avenir énergétique propre. La biomasse est abondante sur notre planète et nous pouvons l'exploiter pour répondre à nos besoins énergétiques sans les inconvénients liés à la combustion de combustibles fossiles. Dans les décennies à venir, le bioéthanol et les autres biocarburants joueront certainement un rôle important pour nous aider à réduire notre empreinte carbone en tant que civilisation.