Vad är bioetanolens koldioxidavtryck?
Att vara miljömedveten är inte längre en marginell fråga. I takt med att konsekvenserna av de antropomorfa klimatförändringarna blir allt tydligare finns det en växande kollektiv önskan att skydda vår planet och vår miljö. Samtidigt som vi behöver människor som ändrar sitt beteende, både individuellt och på samhällsnivå, för att bekämpa klimatförändringarna, har grön teknik också en roll att spela. Alla innovationer som gör det möjligt för oss att minska skadliga utsläpp och generera mindre avfall kan vara viktiga i kampen mot klimatförändringen.
En av de viktigaste källorna till globala föroreningar är utsläpp från fordon. För många människor är det nödvändigt att ha en egen bil. Utan bil skulle de inte kunna åka till jobbet, skjutsa sina barn till skolan eller resa längre än till sin egen dörr. Men om du inte har råd med en elbil och har turen att bo någonstans med bra infrastruktur, innebär bilkörning att du bidrar till den oändliga strömmen av föroreningar och utsläpp av växthusgaser som vi alla är ansvariga för.
Bioetanol håller på att växa fram som ett lovande alternativt bränsle som en dag skulle kunna göra det möjligt för oss att köra hur mycket vi vill utan att behöva oroa oss för vad som kommer ut ur våra avgaser. Alla som strävar efter en koldioxidneutral framtid bör uppmärksamma bioetanol.
Hur framställs bioetanolbränsle?
Bioetanol har många fördelar jämfört med konventionella bränslen, men dess främsta argument är att det är miljövänligt. Vid produktion av bioetanol används förnybara resurser, nämligen grödor som majs, majs och majs. I princip kan den framställas från vilken växt som helst som innehåller socker och stärkelse. Vi använder termen "biomassa" som en övergripande term för förnybara organiska material från växter och djur. Biomassa omfattar levande organismer, material som härrör från levande organismer och material från organismer som nyligen dött.
Den exakta processen för att framställa bioetanolbränsle beror på sammansättningen av den biomassa som används. Den mesta forskningen är för närvarande inriktad på lignocellulosamaterial, inklusive pil, eukalyptus, halm, sockerrör, jordbruksrester och annat trä- och gräshaltigt material som ofta betraktas som avfall. Det krävs 2-4 ton lignocellulosabiomassa för att producera 1 ton bioetanol. Forskare föredrar lignocellulosabiomassa eftersom den är rikligare än livsmedelsgrödor och billigare att producera, särskilt eftersom den ändå betraktas som avfall. Den har också en högre nettoenergibalans än andra former av biomassa, vilket gör den ekologisk gör den mer attraktiv. Lignocellulosa biomassa kan minska utsläppen av växthusgaser med upp till 90%, vilket är mycket bättre än första generationens biobränslen.
Nackdelen med att använda lignocellulosabiomassa för bioetanolproduktion är att den innehåller en rad kolhydratpolymerer, inklusive cellulosa. Cellulosa är huvudbeståndsdelen i växternas cellväggar och består av glukosmolekyler. När cellulosa bryts ner i en process som kallas hydrolys frigörs glukos. Det finns flera sätt att hydrolysa cellulosa i lignocellulosabiomassa för att producera jäsbara sockerarter. De vanligaste metoderna är att behandla biomassan med syra eller specifika enzymer och värma den.
När det gäller icke-lignocellulosabaserad biomassa, t.ex. spannmål, är det första steget att mala biomassan för att frigöra stärkelsen. Det resulterande materialet blandas med en viss volym vatten för att kontrollera förhållandet mellan socker och jäst i den resulterande mäsken. Uppvärmning av blandningen löser upp vattenlöslig stärkelse, medan syra eller enzymatisk hydrolys används för att samtidigt omvandla stärkelsen till socker. Den resulterande blandningen köps upp till ett pH-värde mellan 4,8 och 5,0, vilket är svagt surt. Detta är nödvändigt för att jästen som jäser sockret ska kunna växa. Jäsningsprocessen ger upphov till etanol och koldioxid. Efterföljande destillation och dehydrering ökar koncentrationen av etanol i lösningen.
För att kunna användas som bränsle måste etanol vara mycket ren, så nära 100% som möjligt. Industriellt framställd etanol har en relativt hög vattenhalt som minskar renheten. Det finns flera metoder för att avhydratisera etanol, och alla dessa metoder undersöks för närvarande av forskare för att förbättra effektiviteten.
Vilka är miljöfördelarna med bioetanol?
Bioetanol kommer inte bara från förnybara källor, utan minskar också avsevärt utsläppen av växthusgaser under produktionen och när det färdiga bränslet förbränns, jämfört med konventionella bränslen. Genom att tillsätta etanol till bensin ökar oktantalet, vilket innebär att bensinen brinner snarare än att brinna, och gör det möjligt för oss att sträcka ut våra ständigt krympande oljereserver. Att förlänga oljereservernas livslängd förbättrar vår bränslesäkerhet och minskar vårt beroende av oljeproducerande länder.
Om du undrar om bioetanol producerar kolmonoxid eller andra skadliga ämnen är svaret nej. Förbränning av bioetanol ger mycket få utsläpp och är betydligt renare än konventionella bränslen. Det värsta den ger ifrån sig är en försumbar mängd koldioxid, alldeles för lite för att ha någon negativ inverkan på människors eller miljöns hälsa.
Du kanske har hört motstridiga uttalanden om bioetanolens koldioxidavtryck. Är bioetanol koldioxidneutralt eller inte? Svaret är ja, den är koldioxidneutral. Men man måste fråga sig varför bioetanol är koldioxidneutralt. Svaret är faktiskt ganska enkelt: den mängd koldioxid som frigörs vid framställningen av bioetanol är densamma som den mängd koldioxid som tas upp av växterna som producerar bränslet under fotosyntesen.
Om man övergår från petroleumbaserade bränslen till bioetanol kan man bidra till att återställa ozonskiktet över jorden, vilket är ett långsiktigt mål för miljörörelsen. När etanol brinner, är de resulterande produkterna mindre reaktiva med solljus än utsläpp från konventionella bränslekällor. Även storskalig förbränning av etanol kommer sannolikt inte att minska ozonskiktet.
Även om vi fortsätter att använda konventionella bränslen i våra fordon inom den närmaste framtiden kan vi fortfarande använda bioetanol för att minska utsläppen av växthusgaser. Att blanda bioetanol med bensin ger ett antal värdefulla fördelar. För det första ökar bränslets oktantal, något som vanligtvis är svårt och dyrt att göra. Genom att berika lågkvalitativt bränsle med etanol kan vi minska skadliga utsläpp och förbättra prestandan. Att tillsätta bioetanol i bränslet innebär också att vi kan öka vår tillgång ytterligare och minska vårt beroende av oljeproducerande länder.
På det hela taget skulle en omfattande användning av bioetanol leda till bättre luftkvalitet och en minskad förekomst av cancerframkallande partiklar. Genom pågående forsknings- och utvecklingsprojekt förbättras ständigt bioetanolens miljöfördelar, vilket gör den ännu mer attraktiv. Den senaste utformningen av bioetanolanläggningar garanterar till exempel att allt vatten som släpps ut är miljöneutralt. Vissa anläggningar återvinner det avloppsvatten som uppstår vid produktionen av bioetanol så att det kan återanvändas.
Vad används bioetanolbränsle till?
Etanol är ett mångsidigt bränsle som redan har visat sin potential på flera viktiga områden. Den mest framträdande användningen av bioetanol idag är som transportbränsle, och många inom bilindustrin förväntar sig att bioetanol så småningom kommer att ersätta bensin som det primära transportbränslet för personbilar. En av fördelarna med bioetanol är dock att den inte behöver ersätta bensin helt och hållet för att göra skillnad. Etanol används ofta för att förbättra prestandan hos bränslen av låg kvalitet, och det finns flera blandbränslen på marknaden som kombinerar bioetanol med diesel eller bensin.
Precis som alla andra bränslen kan bioetanol förbrännas för att producera energi och kraft. Forskning om bioetanolens potentiella roll för elproduktion pågår. Jämfört med kol och olja har etanol en mycket lägre termisk energiproduktion, vilket innebär att det krävs mycket större mängder för att producera samma energiproduktion. Vi har dock råd att bränna mycket mer etanol utan att orsaka miljöskador och utsläpp av giftiga ämnen.
Bioetanolkaminer blir också alltmer populära. De producerar ingen rök eller andra skadliga biprodukter, de ser bra ut och kräver ingen skorsten eller anslutning till en gasledning.
Hur står bioetanol i jämförelse med konventionella bränslen?
Jämfört med bensin har bioetanol ett mycket lägre energiinnehåll. Om du har två identiska fordon, ett som körs på bensin och ett som körs på bioetanol, kommer bilen som körs på bensin att kunna fortsätta att köra. Bioetanol ger dock inte upphov till samma skadliga utsläpp som bensin. I takt med att kostnaderna för att producera bioetanol fortsätter att sjunka och produktionsmetoderna blir effektivare kan vi mycket väl komma till en punkt där det anses vara en bra kompromiss att behöva tanka fordon oftare.
Bioetanol har ett högre oktantal än bensin och kan även tillsättas till bensin för att öka oktantalet. Ett högre oktantal innebär att bioetanol brinner snarare än antänds i en motor och har bättre egenskaper mot kärnvapen.
Etanol är mindre flyktigt än bensin, mätt med Reid ångtryck. Bioetanolens lägre tryck innebär att den avdunstar långsamt, vilket håller koncentrationen av avdunstningsutsläpp låg och minskar risken för att bränslet exploderar ytterligare. Det låga ångtrycket kan dock också vara en nackdel för etanol. Kombinationen av lågt tryck och en enda kokpunkt innebär att motorer som drivs med ren etanol inte kan starta utan hjälp vid temperaturer under 20 grader Celsius. Om bioetanol någonsin på allvar övervägs som primärt bilbränsle måste motorerna kompensera för detta problem.
Bioetanol och liknande biobränslen kan spela en viktig roll i kampen mot klimatförändringarna. Bioetanol har inte bara ett brett spektrum av potentiella tillämpningar, utan produktionen av bioetanol är också koldioxidneutral. Håll ett öga på detta område, eftersom det mycket väl kan vara framtidens bränsle.