Mekkora a bioetanol szénlábnyoma?
A környezettudatosság már nem mellékes szempont. Ahogy az antropomorf éghajlatváltozás következményei egyre nyilvánvalóbbá válnak, úgy nő a kollektív vágy bolygónk és környezetünk védelmére. Miközben az éghajlatváltozás elleni küzdelemhez az embereknek egyénileg és társadalmi szinten is változtatniuk kell viselkedésükön, a zöld technológiáknak is szerepük van. Minden olyan innováció, amely lehetővé teszi számunkra, hogy csökkentsük a károsanyag-kibocsátást és kevesebb hulladékot termeljünk, jelentős szerepet játszhat az éghajlatváltozás elleni küzdelemben.
A globális szennyezés egyik fő forrása a gépjárművek kibocsátása. Sok ember számára a személygépkocsi használata szükségszerűség. Autó nélkül nem tudnának munkába menni, iskolába vinni a gyerekeiket, vagy a saját házuk előtt nem tudnának sokkal messzebbre menni. De hacsak nem engedhetünk meg magunknak egy elektromos autót, és nem vagyunk elég szerencsések ahhoz, hogy olyan helyen éljünk, ahol van megfelelő infrastruktúra, az autózás azt jelenti, hogy hozzájárulunk a szennyezés és az üvegházhatású gázok kibocsátásának végtelen folyamához, amelyért mindannyian felelősek vagyunk.
Bioetanol ígéretes alternatív üzemanyagként tűnik fel, amely egy napon lehetővé teheti számunkra, hogy annyit autózzunk, amennyit csak akarunk, anélkül, hogy aggódnunk kellene amiatt, hogy mi jön ki a kipufogónkból. Aki a szén-dioxid-semleges jövőre törekszik, annak érdemes odafigyelnie a bioetanolra.
Hogyan állítják elő a bioetanol üzemanyagot?
A bioetanol számos előnnyel rendelkezik a hagyományos üzemanyagokkal szemben, de a legfőbb érv az, hogy mennyire környezetbarát. A bioetanol-gyártás megújuló erőforrásokat használ, nevezetesen olyan növényeket, mint a kukorica, a kukorica és a kukorica. Elvileg bármilyen növényből előállítható, amely cukrot és keményítőt tartalmaz. A "biomassza" kifejezést a növényekből és állatokból származó megújuló szerves anyagok átfogó fogalmaként használjuk. A biomassza magában foglalja az élő szervezeteket, az élő szervezetekből származó anyagokat és a közelmúltban elpusztult szervezetekből származó anyagokat.
A bioetanol üzemanyag előállításának pontos folyamata a felhasznált biomassza összetételétől függ. A legtöbb kutatás jelenleg a lignocellulóz anyagokra összpontosít, beleértve a fűzfát, az eukaliptuszt, a szalmát, a cukornádat, a mezőgazdasági maradékokat és más, gyakran hulladéknak tekintett fás és füves anyagokat. 1 tonna bioetanol előállításához 2-4 tonna lignocellulóz biomassza szükséges. A kutatók a lignocellulóz biomasszát részesítik előnyben, mivel nagyobb mennyiségben fordul elő, mint az élelmiszernövények, és olcsóbb az előállítása, különösen mivel egyébként is hulladéknak számít. A biomassza más formáinál magasabb nettó energiamérleggel rendelkezik, ami miatt ökológiai vonzóbbá teszi. A lignocellulóz biomassza akár 90%-vel is csökkentheti az üvegházhatású gázok kibocsátását, ami sokkal jobb, mint az első generációs bioüzemanyagoké.
A lignocellulóz biomassza bioetanol előállítására történő felhasználásának hátránya, hogy az számos szénhidrát-polimert tartalmaz, köztük cellulózt is. A cellulóz a növényi sejtfalak fő összetevője, és glükózmolekulákból áll. Amikor a cellulóz lebomlik a hidrolízisnek nevezett folyamat során, glükóz szabadul fel. A lignocellulóz biomasszában lévő cellulóz hidrolízisének többféle módja van, hogy erjeszthető cukrokat állítsanak elő. A leggyakoribb módszerek közé tartozik a biomassza savval vagy specifikus enzimekkel történő kezelése és hevítése.
A nem lignocellulóz biomassza, például a gabona esetében az első lépés a biomassza őrlése a keményítő felszabadítása érdekében. Az így kapott anyagot meghatározott mennyiségű vízzel keverik össze, hogy szabályozzák a cukor és az élesztő arányát a kapott cefrében. A keverék felmelegítése feloldja a vízben oldódó keményítőt, míg a savas vagy enzimes hidrolízissel egyidejűleg a keményítőt cukorrá alakítják. Az így kapott keveréket 4,8 és 5,0 közötti pH-értékre vásárolják fel, ami enyhén savas. Erre azért van szükség, hogy a cukrokat erjesztő élesztő növekedni tudjon. Az erjedési folyamat során etanol és CO2 keletkezik. Az ezt követő desztilláció és dehidratálás növeli az etanol koncentrációját az oldatban.
Ahhoz, hogy üzemanyagként lehessen használni, az etanolnak nagyon tisztának kell lennie, a lehető legközelebb az 100%-hez. Az iparilag előállított etanol viszonylag magas víztartalommal rendelkezik, ami csökkenti a tisztaságot. Az etanol dehidratálására többféle módszer létezik, amelyek mindegyikét jelenleg is vizsgálják a kutatók a hatékonyság javítása érdekében.
Milyen környezeti előnyei vannak a bioetanolnak?
A bioetanol nemcsak megújuló forrásokból származik, hanem a hagyományos üzemanyagokhoz képest jelentősen csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását az előállítás során és a kész üzemanyag elégetésekor. Az etanol hozzáadása a benzinhez növeli az oktánszámot, ami azt jelenti, hogy inkább ég, mint ég, és lehetővé teszi, hogy egyre szűkülő olajtartalékainkat nyújtsuk. Az olajtartalékok élettartamának meghosszabbítása javítja üzemanyag-biztonságunkat, és csökkenti az olajtermelő országoktól való függőségünket.
Ha arra kíváncsi, hogy a bioetanol szén-monoxidot vagy más káros anyagokat termel-e, a válasz: nem. A bioetanol elégetése nagyon kevés károsanyag-kibocsátást eredményez; lényegesen tisztább, mint a hagyományos üzemanyagok. A legrosszabb, amit kibocsát, elhanyagolható mennyiségű szén-dioxid, ami túl kevés ahhoz, hogy bármilyen negatív hatással legyen az emberi vagy környezeti egészségre.
A bioetanol szénlábnyomáról már hallhatott egymásnak ellentmondó nyilatkozatokat. Tehát a bioetanol szén-dioxid-semleges vagy sem? A válasz az, hogy igen, szén-dioxid-semleges. De fel kell tennünk magunknak a kérdést, hogy a bioetanol miért szén-dioxid-semleges. A válasz valójában nagyon egyszerű: a bioetanol előállítása során felszabaduló szén-dioxid mennyisége megegyezik azzal a szén-dioxid mennyiséggel, amelyet az üzemanyagot előállító növények a fotoszintézis során felvesznek.
A kőolajalapú üzemanyagokról a bioetanolra való áttérés segít meggyógyítani a Föld feletti ózonréteget, ami a környezetvédelmi mozgalom hosszú távú célja. Amikor etanol ég, a keletkező termékek kevésbé reagálnak a napfénnyel, mint a hagyományos üzemanyagforrásokból származó kibocsátások. Még az etanol nagymértékű elégetése sem valószínű, hogy csökkenti az ózonréteget.
Még ha a közeljövőben továbbra is hagyományos üzemanyagot használunk járműveinkhez, akkor is használhatunk bioetanolt az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése érdekében. A bioetanol benzinnel való keverése számos értékes előnnyel jár. Először is, növeli az üzemanyag oktánszámát, amit általában nehéz és költséges elvégezni. A gyenge minőségű üzemanyag etanollal való dúsításával csökkenthetjük a károsanyag-kibocsátást és javíthatjuk a teljesítményt. A bioetanol üzemanyaghoz való hozzáadása azt is jelenti, hogy tovább növelhetjük ellátásunkat, és csökkenthetjük függőségünket az olajtermelő országoktól.
Összességében a bioetanol széles körű használata a levegő minőségének javulásához és a rákkeltő részecskék gyakoriságának csökkenéséhez vezetne. A folyamatban lévő kutatási és fejlesztési projektek folyamatosan javítják a bioetanol környezeti előnyeit, ami még vonzóbbá teszi a bioetanolt. A bioetanol-üzemek legújabb tervei például biztosítják, hogy az összes kibocsátott víz környezetvédelmi szempontból semleges legyen. Egyes üzemek újrahasznosítják a bioetanol előállítása során keletkező szennyvizet, így az újrafelhasználható.
Mire használják a bioetanol üzemanyagot?
Az etanol sokoldalú üzemanyag, amely már több kulcsfontosságú területen is bizonyította a benne rejlő lehetőségeket. A bioetanol legjelentősebb alkalmazási területe ma a közlekedési üzemanyag, és az autóiparban sokan arra számítanak, hogy a bioetanol idővel kiszorítja a benzint, mint a személygépkocsik elsődleges közlekedési üzemanyagát. A bioetanol egyik előnye azonban az, hogy nem kell teljesen helyettesítenie a benzint ahhoz, hogy változást hozzon. Az etanolt gyakran használják a gyenge minőségű üzemanyag teljesítményének fokozására, és számos olyan kevert üzemanyag van forgalomban, amely a bioetanolt dízelolajjal vagy benzinnel kombinálja.
Mint minden üzemanyagot, a bioetanolt is el lehet égetni, hogy energiát és áramot termeljen. A bioetanol villamosenergia-termelésben betöltött potenciális szerepének kutatása folyamatban van. A szénhez és a kőolajhoz képest az etanolnak sokkal kisebb a hőenergiakibocsátása, ami azt jelenti, hogy ugyanannak az energiakibocsátásnak az előállításához sokkal nagyobb mennyiségre van szükség. Ugyanakkor megengedhetjük magunknak, hogy sokkal több etanolt égessünk anélkül, hogy környezeti károkat okoznánk és mérgező kibocsátásokat bocsátanánk ki.
A bioetanolos kandallók is egyre népszerűbbek. Nem termelnek füstöt vagy más káros mellékterméket, jól néznek ki, és nem igényelnek kéményt vagy gázvezetékre való csatlakozást.
Hogyan viszonyul a bioetanol a hagyományos üzemanyagokhoz?
A benzinhez képest a bioetanol energiatartalma sokkal alacsonyabb. Ha van két egyforma jármű, az egyik benzinnel, a másik bioetanollal működik, a benzinnel működő autó képes lesz tovább működni. A bioetanol azonban nem termel ugyanolyan károsanyag-kibocsátást, mint a benzin. Ahogy a bioetanol előállítási költségei tovább csökkennek, és az előállítási módszerek egyre hatékonyabbá válnak, könnyen elérhetjük azt a pontot, amikor a járművek gyakrabban történő tankolása már kifizetődő kompromisszumnak számít.
A bioetanol oktánszáma magasabb, mint a benziné, és még a benzinhez is hozzáadható, hogy növelje az oktánszámot. A magasabb oktánszám azt jelenti, hogy a bioetanol inkább ég, mint gyullad a motorban, és kiváló atombomba-ellenes tulajdonságokkal rendelkezik.
Az etanol kevésbé illékony, mint a benzin, a Reid-gőznyomás alapján mérve. A bioetanol alacsonyabb nyomása azt jelenti, hogy lassan párolog, így a párolgási kibocsátások koncentrációja alacsony marad, és tovább csökkenti az üzemanyag felrobbanásának kockázatát. Az alacsony gőznyomás azonban az etanol esetében hátrányt is jelenthet. Az alacsony nyomás és az egyetlen forráspont kombinációja azt jelenti, hogy a tiszta etanollal működő motorok 20 Celsius-fok alatti hőmérsékleten nem tudnak önállóan beindulni. Ha a bioetanolt valaha is komolyan fontolóra veszik, mint elsődleges üzemanyagot, a motoroknak kompenzálniuk kell ezt a problémát.
A bioetanol és a hasonló bioüzemanyagok fontos szerepet játszhatnak az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Nemcsak a potenciális felhasználási lehetőségek széles skálájával rendelkezik, hanem a bioetanol előállítása szén-dioxid-semleges is. Tartsa szemmel ezt a területet, mert ez lehet a jövő üzemanyaga.