Koks bioetanolio anglies dioksido pėdsakas?
Rūpinimasis aplinkosauga nebėra antraeilis dalykas. Vis akivaizdžiau matant antropogeninės klimato kaitos pasekmes, auga kolektyvinis noras apsaugoti mūsų planetą ir aplinką. Nors kovai su klimato kaita reikia, kad žmonės keistų savo elgseną tiek individualiai, tiek visuomenės lygmeniu, ekologiškos technologijos taip pat atlieka svarbų vaidmenį. Bet kokia naujovė, leidžianti sumažinti kenksmingų išmetamųjų teršalų kiekį ir pagaminti mažiau atliekų, gali būti svarbi kovojant su klimato kaita.
Vienas iš pagrindinių pasaulinės taršos šaltinių yra transporto priemonių išmetamos dujos. Daugeliui žmonių asmeninis automobilis yra būtinybė. Neturėdami automobilio jie negalėtų nuvykti į darbą, nuvežti vaikų į mokyklą ar nuvažiuoti toliau nei iki savo namų durų. Tačiau, jei negalite sau leisti įsigyti elektromobilio ir jums nesiseka gyventi ten, kur yra tinkama infrastruktūra, važiuodami automobiliu prisidedate prie nesibaigiančio taršos ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų srauto, už kurį esame atsakingi visi.
Bioetanolis tampa perspektyviu alternatyviu kuru, kuris vieną dieną gali leisti mums važinėti tiek, kiek norime, ir nesijaudinti dėl to, kas sklinda iš mūsų išmetamųjų dujų. Kiekvienas, siekiantis neutralizuoto anglies dioksido kiekio ateityje, turėtų atkreipti dėmesį į bioetanolį.
Kaip gaminami bioetanolio degalai?
Bioetanolis turi daug privalumų, palyginti su įprastiniais degalais, tačiau pagrindinis jo privalumas - ekologiškumas. Bioetanolio gamybai naudojami atsinaujinantys ištekliai, t. y. tokie augalai kaip kukurūzai, kukurūzai ir kukurūzai. Iš esmės jis gali būti gaminamas iš bet kurio augalo, kuriame yra cukraus ir krakmolo. Sąvoką "biomasė" vartojame kaip bendrą terminą atsinaujinančioms organinėms medžiagoms, gaunamoms iš augalų ir gyvūnų, apibūdinti. Biomasę sudaro gyvi organizmai, medžiagos, gautos iš gyvų organizmų, ir medžiagos, gautos iš neseniai mirusių organizmų.
Tikslus bioetanolio degalų gamybos procesas priklauso nuo naudojamos biomasės sudėties. Šiuo metu daugiausia dėmesio skiriama lignoceliuliozės medžiagoms, įskaitant gluosnius, eukaliptus, šiaudus, cukranendres, žemės ūkio liekanas ir kitas sumedėjusias ir žolines medžiagas, kurios dažnai laikomos atliekomis. Vienai tonai bioetanolio pagaminti reikia 2-4 tonų lignoceliuliozės biomasės. Mokslininkai pirmenybę teikia lignoceliuliozės biomasei, nes jos yra daugiau nei maistinių augalų, o jos gamyba yra pigesnė, juolab kad ji ir taip laikoma atliekomis. Be to, jos grynosios energijos balansas yra didesnis nei kitų biomasės rūšių, todėl ji ekologinis daro jį patrauklesnį. Lignoceliuliozės biomasė gali sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą iki 90%, o tai yra daug geriau nei pirmos kartos biodegalai.
Lignoceliuliozės biomasės naudojimo bioetanolio gamybai trūkumas yra tas, kad joje yra įvairių angliavandenių polimerų, įskaitant celiuliozę. Celiuliozė yra pagrindinė augalų ląstelių sienelių sudedamoji dalis, sudaryta iš gliukozės molekulių. Skaidant celiuliozę vykstant hidrolizės procesui, išsiskiria gliukozė. Yra keletas būdų, kaip hidrolizuoti lignoceliuliozės biomasės celiuliozę ir gauti fermentuojamųjų cukrų. Labiausiai paplitę metodai - biomasės apdorojimas rūgštimi arba specifiniais fermentais ir kaitinimas.
Naudojant nelignoceliuliozinę biomasę, pavyzdžiui, grūdus, pirmiausia biomasė susmulkinama, kad išsiskirtų krakmolas. Gauta medžiaga sumaišoma su tam tikru vandens kiekiu, kad būtų galima kontroliuoti cukraus ir mielių santykį gautoje misoje. Šildant mišinį tirpsta vandenyje tirpus krakmolas, o rūgštinė arba fermentinė hidrolizė tuo pat metu krakmolą paverčia cukrumi. Gautas mišinys nuperkamas iki 4,8-5,0 pH, kuris yra šiek tiek rūgštus. Tai būtina, kad galėtų augti cukrų rauginančios mielės. Fermentacijos metu susidaro etanolis ir CO2. Vėlesnis distiliavimas ir dehidratacija padidina etanolio koncentraciją tirpale.
Kad etanolis būtų naudojamas kaip degalai, jis turi būti labai grynas, kuo artimesnis 100%. Pramoniniu būdu gaminamame etanolyje yra palyginti daug vandens, kuris mažina grynumą. Egzistuoja keli etanolio dehidratacijos būdai, kuriuos šiuo metu tyrėjai bando patobulinti.
Kokia bioetanolio nauda aplinkai?
Bioetanolis ne tik gaunamas iš atsinaujinančiųjų išteklių, bet ir gerokai sumažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją gamybos metu ir deginant pagamintus degalus, palyginti su įprastiniais degalais. Į benziną pridėjus etanolio padidėja oktaninis skaičius, o tai reiškia, kad benzinas labiau dega, o ne dega, ir leidžia mums ištempti vis mažėjančias naftos atsargas. Ilgesnis naftos atsargų eksploatavimo laikas padidina mūsų degalų tiekimo saugumą ir sumažina mūsų priklausomybę nuo naftą išgaunančių šalių.
Jei norite sužinoti, ar bioetanolio metu susidaro anglies monoksidas ar kitos kenksmingos medžiagos, atsakymas - ne. Deginant bioetanolį išmetama labai mažai teršalų; jis yra gerokai švaresnis nei įprastiniai degalai. Blogiausia, ką jis išskiria, yra nereikšmingas anglies dioksido kiekis - per mažas, kad darytų neigiamą poveikį žmonių ar aplinkos sveikatai.
Galbūt esate girdėję prieštaringų teiginių apie bioetanolio anglies pėdsaką. Taigi, ar bioetanolis yra neutralus anglies dioksido atžvilgiu, ar ne? Atsakymas: taip, jis yra neutralus anglies dioksido atžvilgiu. Tačiau turite paklausti savęs, kodėl bioetanolis yra neutralus anglies dioksido atžvilgiu. Atsakymas iš tiesų gana paprastas: gaminant bioetanolį išsiskiria tiek pat anglies dioksido, kiek jo fotosintezės metu sugeria degalus gaminantys augalai.
Perėjimas nuo iš naftos pagamintų degalų prie bioetanolio padės atkurti virš Žemės esantį ozono sluoksnį, o tai yra ilgalaikis aplinkosaugos judėjimo tikslas. Kai etanolis degimo, susidarantys produktai mažiau reaguoja su saulės šviesa nei įprastinių kuro šaltinių išmetami teršalai. Netgi mažai tikėtina, kad deginant etanolį dideliais kiekiais būtų pažeistas ozono sluoksnis.
Net jei netolimoje ateityje transporto priemonėse ir toliau naudosime įprastinius degalus, galime naudoti bioetanolį, kad sumažintume šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Bioetanolio maišymas su benzinu teikia daug vertingų privalumų. Pirma, padidinamas degalų oktaninis skaičius, o tai padaryti paprastai yra sudėtinga ir brangu. Praturtinę nekokybiškus degalus etanoliu, galime sumažinti kenksmingų išmetamųjų teršalų kiekį ir pagerinti eksploatacines savybes. Bioetanolio pridėjimas į degalus taip pat reiškia, kad galime dar labiau padidinti savo pasiūlą ir sumažinti priklausomybę nuo naftą išgaunančių šalių.
Apskritai, plačiai naudojant bioetanolį pagerėtų oro kokybė ir sumažėtų kancerogeninių dalelių paplitimas. Vykdomi mokslinių tyrimų ir plėtros projektai nuolat didina bioetanolio naudą aplinkai, todėl jis tampa dar patrauklesnis. Pavyzdžiui, naujausi bioetanolio gamyklų projektai užtikrina, kad visas išleidžiamas vanduo būtų neutralus aplinkai. Kai kuriose gamyklose bioetanolio gamybos metu susidaręs nuotekų vanduo perdirbamas, kad jį būtų galima naudoti pakartotinai.
Kam naudojami bioetanolio degalai?
Etanolis yra universalus kuras, kurio potencialas jau įrodytas keliose pagrindinėse srityse. Šiuo metu bioetanolis dažniausiai naudojamas kaip transporto degalai, nes daugelis automobilių pramonės atstovų tikisi, kad ilgainiui jis išstums benziną kaip pagrindinis asmeninių transporto priemonių kuras. Tačiau vienas iš bioetanolio privalumų yra tas, kad jis nebūtinai turi visiškai pakeisti benziną, kad pasikeistų. Etanolis dažnai naudojamas prastos kokybės degalų eksploatacinėms savybėms pagerinti, o rinkoje yra keletas mišrių degalų, kuriuose bioetanolis maišomas su dyzelinu arba benzinu.
Bioetanolį, kaip ir bet kurį kitą kurą, galima deginti, kad būtų gaunama energija ir gaminama elektros energija. Šiuo metu atliekami bioetanolio galimo vaidmens elektros energijos gamyboje tyrimai. Palyginti su anglimi ir nafta, etanolio šiluminės energijos išeiga yra daug mažesnė, o tai reiškia, kad tam pačiam energijos kiekiui pagaminti reikia daug didesnio kiekio. Tačiau galime sau leisti deginti daug daugiau etanolio, nedarydami žalos aplinkai ir neišleisdami nuodingų teršalų.
Bioetanolio židiniai taip pat tampa vis populiaresni. Jie neskleidžia dūmų ar kitų kenksmingų šalutinių produktų, puikiai atrodo, jiems nereikia kamino ar dujotiekio.
Kaip bioetanolis skiriasi nuo įprastinių degalų?
Lyginant su benzinu, bioetanolio energinė vertė yra daug mažesnė. Jei turite du vienodus automobilius, kurių vienas varomas benzinu, o kitas - bioetanoliu, benzinu varomas automobilis galės važiuoti toliau. Tačiau bioetanolis neišskiria tokių pat kenksmingų teršalų kaip benzinas. Kadangi bioetanolio gamybos sąnaudos toliau mažėja, o gamybos metodai tampa efektyvesni, gali būti, kad pasieksime tašką, kai dažniau degalus į transporto priemones teks pilti dažniau ir tai bus laikoma vertingu kompromisu.
Bioetanolio oktaninis skaičius yra didesnis nei benzino, jo galima net įpilti į benziną, kad oktaninis skaičius padidėtų. Didesnis oktaninis skaičius reiškia, kad bioetanolis degs, o ne užsidegs variklyje, ir pasižymi geresnėmis savybėmis, apsaugančiomis nuo branduolinio užtaiso.
Etanolis yra mažiau lakus nei benzinas, matuojant pagal Reido garų slėgį. Mažesnis bioetanolio slėgis reiškia, kad jis garuoja lėtai, todėl garuojančių teršalų koncentracija yra maža ir dar labiau sumažėja degalų sprogimo pavojus. Tačiau mažas garų slėgis taip pat gali būti etanolio trūkumas. Dėl žemo slėgio ir vienos virimo temperatūros derinio grynu etanoliu varomi varikliai negali įsijungti be pagalbos, kai temperatūra žemesnė nei 20 laipsnių Celsijaus. Jei bioetanolis kada nors bus rimtai svarstomas kaip pagrindinis automobilių kuras, varikliai turės kompensuoti šią problemą.
Bioetanolis ir panašūs biodegalai gali atlikti svarbų vaidmenį kovojant su klimato kaita. Bioetanolis ne tik gali būti įvairiai naudojamas, bet ir jo gamyba yra neutrali anglies dvideginio atžvilgiu. Stebėkite šią sritį, nes tai gali būti ateities degalai.