Jaki jest ślad węglowy bioetanolu?
Świadomość ekologiczna nie jest już kwestią marginalną. W miarę jak konsekwencje antropomorficznych zmian klimatu stają się coraz bardziej widoczne, rośnie zbiorowe pragnienie ochrony naszej planety i środowiska. Aby przeciwdziałać zmianom klimatycznym, musimy zmienić zachowania ludzi, zarówno indywidualnie, jak i na poziomie społecznym, ale istnieje również rola zielonych technologii. Każda innowacja, która pozwala nam ograniczyć szkodliwe emisje i wytwarzać mniej odpadów, może być istotna w walce ze zmianami klimatu.
Jednym z głównych źródeł globalnego zanieczyszczenia są emisje z pojazdów. Dla wielu osób korzystanie z samochodu osobowego jest koniecznością. Bez samochodu nie byliby w stanie pójść do pracy, zawieźć dzieci do szkoły ani wyjechać dalej niż do własnych drzwi. Ale jeśli nie stać cię na samochód elektryczny i masz szczęście mieszkać w miejscu z przyzwoitą infrastrukturą, jazda samochodem oznacza przyczynianie się do niekończącego się strumienia zanieczyszczeń i emisji gazów cieplarnianych, za które wszyscy jesteśmy odpowiedzialni.
Bioetanol pojawia się jako obiecujące paliwo alternatywne, które pewnego dnia może pozwolić nam jeździć tak dużo, jak chcemy, bez konieczności martwienia się o to, co wydobywa się z naszych spalin. Każdy, kto dąży do przyszłości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla, powinien zwrócić uwagę na bioetanol.
Jak produkowane jest paliwo bioetanolowe?
Bioetanol ma wiele zalet w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi, ale jego główną zaletą jest to, że jest przyjazny dla środowiska. Do produkcji bioetanolu wykorzystuje się zasoby odnawialne, a mianowicie uprawy takie jak kukurydza, kukurydza i kukurydza. W zasadzie może być produkowany z każdej rośliny, która zawiera cukier i skrobię. Używamy terminu "biomasa" jako uniwersalnego określenia dla odnawialnych materiałów organicznych pochodzących z roślin i zwierząt. Biomasa obejmuje organizmy żywe, materiały pochodzące z organizmów żywych oraz materiały pochodzące z organizmów, które niedawno zmarły.
Dokładny proces produkcji paliwa bioetanolowego zależy od składu użytej biomasy. Większość badań koncentruje się obecnie na materiałach lignocelulozowych, w tym wierzbie, eukaliptusie, słomie, trzcinie cukrowej, pozostałościach rolnych i innych materiałach drzewnych i trawiastych często uznawanych za odpady. Do wyprodukowania 1 tony bioetanolu potrzeba od 2 do 4 ton biomasy lignocelulozowej. Naukowcy preferują biomasę lignocelulozową, ponieważ jest ona bardziej zasobna niż rośliny spożywcze i tańsza w produkcji, zwłaszcza że i tak jest uważana za odpad. Ma również wyższy bilans energetyczny netto niż inne formy biomasy, co sprawia, że ekologiczny czyni go bardziej atrakcyjnym. Biomasa lignocelulozowa może zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o 90%, co jest znacznie lepszym wynikiem niż w przypadku biopaliw pierwszej generacji.
Wadą wykorzystania biomasy lignocelulozowej do produkcji bioetanolu jest to, że zawiera ona szereg polimerów węglowodanowych, w tym celulozę. Celuloza jest głównym składnikiem ścian komórkowych roślin i składa się z cząsteczek glukozy. Kiedy celuloza jest rozkładana w procesie zwanym hydrolizą, uwalniana jest glukoza. Istnieje kilka sposobów hydrolizy celulozy w biomasie lignocelulozowej w celu wytworzenia cukrów fermentowalnych. Najpopularniejsze metody obejmują traktowanie biomasy kwasem lub specyficznymi enzymami oraz jej ogrzewanie.
W przypadku biomasy nie lignocelulozowej, takiej jak ziarno, pierwszym krokiem jest zmielenie biomasy w celu uwolnienia skrobi. Otrzymany materiał miesza się z określoną objętością wody, aby kontrolować stosunek cukru do drożdży w otrzymanym zacierze. Podgrzewanie mieszaniny powoduje rozpuszczenie rozpuszczalnej w wodzie skrobi, podczas gdy hydroliza kwasowa lub enzymatyczna jest wykorzystywana do jednoczesnego przekształcenia skrobi w cukry. Otrzymana mieszanina jest kupażowana do pH pomiędzy 4,8 a 5,0, które jest lekko kwaśne. Jest to konieczne, aby umożliwić wzrost drożdży, które fermentują cukry. W procesie fermentacji powstaje etanol i CO2. Dalsza destylacja i dehydratacja zwiększa stężenie etanolu w roztworze.
Aby etanol mógł być stosowany jako paliwo, musi być bardzo czysty, tak bliski 100%, jak to tylko możliwe. Przemysłowo produkowany etanol ma stosunkowo wysoką zawartość wody, co zmniejsza jego czystość. Istnieje kilka metod odwadniania etanolu, z których wszystkie są obecnie badane przez naukowców pod kątem poprawy efektywności.
Jakie korzyści dla środowiska wynikają z zastosowania bioetanolu?
Bioetanol nie tylko pochodzi ze źródeł odnawialnych, ale także znacznie ogranicza emisję gazów cieplarnianych podczas produkcji i spalania gotowego paliwa w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi. Dodanie etanolu do benzyny zwiększa liczbę oktanową, co oznacza, że będzie się ona raczej palić niż spalać, i pozwala nam rozciągnąć nasze stale kurczące się rezerwy ropy naftowej. Przedłużenie okresu eksploatacji rezerw ropy naftowej zwiększa nasze bezpieczeństwo paliwowe i zmniejsza naszą zależność od krajów produkujących ropę naftową.
Jeśli zastanawiasz się, czy bioetanol wytwarza tlenek węgla lub inne szkodliwe substancje, odpowiedź brzmi: nie. Spalanie bioetanolu powoduje bardzo mało emisji, jest znacznie czystsze od paliw konwencjonalnych. Najgorsze, co wydziela, to znikoma ilość dwutlenku węgla, o wiele za mało, by mieć jakikolwiek negatywny wpływ na zdrowie ludzi lub środowisko.
Być może słyszeliście Państwo sprzeczne opinie na temat śladu węglowego bioetanolu. A więc, czy bioetanol jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla czy nie? Odpowiedź brzmi: tak, jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla. Ale trzeba sobie zadać pytanie, dlaczego bioetanol jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla. Odpowiedź jest właściwie dość prosta: ilość dwutlenku węgla uwalnianego przy produkcji bioetanolu jest taka sama jak ilość dwutlenku węgla pobieranego przez rośliny produkujące paliwo w procesie fotosyntezy.
Przejście z paliw ropopochodnych na bioetanol pomoże uzdrowić warstwę ozonową nad Ziemią, co jest długoterminowym celem ruchu ekologicznego. Kiedy etanol spalania, powstałe produkty są mniej reaktywne ze światłem słonecznym niż emisje z konwencjonalnych źródeł paliwa. Nawet spalanie etanolu na dużą skalę prawdopodobnie nie spowoduje zubożenia warstwy ozonowej.
Nawet jeśli w najbliższej przyszłości będziemy nadal używać konwencjonalnego paliwa do naszych pojazdów, możemy nadal korzystać z bioetanolu, aby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych. Mieszanie bioetanolu z benzyną daje wiele cennych korzyści. Po pierwsze, zwiększa liczbę oktanową paliwa, co zwykle jest trudne i kosztowne do zrobienia. Wzbogacając niskiej jakości paliwo o etanol, możemy zmniejszyć szkodliwe emisje i poprawić osiągi. Dodanie bioetanolu do paliwa oznacza również, że możemy jeszcze bardziej zwiększyć nasze dostawy i zmniejszyć naszą zależność od krajów produkujących ropę naftową.
Ogólnie rzecz biorąc, powszechne stosowanie bioetanolu doprowadziłoby do poprawy jakości powietrza i zmniejszenia częstości występowania cząstek rakotwórczych. Trwające projekty badawczo-rozwojowe stale poprawiają korzyści środowiskowe bioetanolu, czyniąc go jeszcze bardziej atrakcyjną perspektywą. Na przykład najnowsze konstrukcje zakładów produkujących bioetanol zapewniają, że cała odprowadzana woda jest neutralna dla środowiska. Niektóre zakłady poddają recyklingowi ścieki powstające przy produkcji bioetanolu, aby można je było ponownie wykorzystać.
Do czego służy paliwo bioetanolowe?
Etanol jest wszechstronnym paliwem, które udowodniło już swój potencjał w kilku kluczowych obszarach. Najbardziej widocznym zastosowaniem bioetanolu jest obecnie paliwo transportowe, przy czym wielu przedstawicieli przemysłu samochodowego oczekuje, że ostatecznie wyprze on benzynę jako podstawowe paliwo transportowe dla pojazdów osobowych. Jednak jedną z zalet bioetanolu jest to, że nie musi on całkowicie zastąpić benzyny, aby coś zmienić. Etanol jest często używany do poprawy wydajności paliwa niskiej jakości, a na rynku istnieje kilka mieszanek paliwowych, które łączą bioetanol z olejem napędowym lub benzyną.
Jak każde paliwo, bioetanol może być spalany do produkcji energii i wytwarzania prądu. Badania nad potencjalną rolą bioetanolu w produkcji energii elektrycznej są w toku. W porównaniu z węglem i ropą naftową, etanol ma znacznie niższą wydajność energii cieplnej, co oznacza, że do wytworzenia tej samej wydajności energetycznej potrzeba znacznie większych ilości. Możemy jednak pozwolić sobie na spalanie znacznie większej ilości etanolu bez powodowania szkód dla środowiska i uwalniania toksycznych emisji.
Coraz większą popularnością cieszą się również kominki na bioetanol. Nie wytwarzają one dymu ani innych szkodliwych produktów ubocznych, wyglądają świetnie i nie wymagają komina ani podłączenia do linii gazowej.
Jak wypada bioetanol w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi?
W porównaniu z benzyną, bioetanol ma znacznie niższą zawartość energii. Jeżeli mamy dwa identyczne pojazdy, jeden napędzany benzyną, a drugi bioetanolem, to samochód napędzany benzyną będzie mógł kontynuować jazdę. Bioetanol nie powoduje jednak takich samych szkodliwych emisji jak benzyna. W miarę spadku kosztów produkcji bioetanolu i zwiększania efektywności metod produkcyjnych, być może dojdziemy do momentu, w którym konieczność częstszego tankowania pojazdów okaże się opłacalnym kompromisem.
Bioetanol ma wyższą liczbę oktanową niż benzyna i może być nawet dodawany do benzyny w celu zwiększenia liczby oktanowej. Wyższa liczba oktanowa oznacza, że bioetanol będzie się raczej palił niż zapalał w silniku i ma lepsze właściwości antynuklearne.
Etanol jest mniej lotny niż benzyna, co jest mierzone ciśnieniem pary Reida. Niższe ciśnienie bioetanolu oznacza, że odparowuje on powoli, utrzymując stężenie emisji par na niskim poziomie i dodatkowo zmniejszając ryzyko eksplozji paliwa. Jednak niska prężność pary może być również wadą etanolu. Połączenie niskiego ciśnienia i jednego punktu wrzenia oznacza, że silniki zasilane czystym etanolem nie mogą się uruchomić bez pomocy w temperaturach poniżej 20 stopni Celsjusza. Jeśli bioetanol będzie kiedykolwiek poważnie rozważany jako podstawowe paliwo samochodowe, silniki będą musiały skompensować ten problem.
Bioetanol i podobne biopaliwa mogą odegrać ważną rolę w przeciwdziałaniu zmianom klimatu. Ma on nie tylko szeroki zakres potencjalnych zastosowań, ale także produkcja bioetanolu jest neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla. Zwróć uwagę na tę przestrzeń, ponieważ może to być paliwo przyszłości.