Biyoetanol yakıt nedir ve faydaları nelerdir?
Son yıllarda benzin yerine alkolle çalışan araçlarla ilgili haberleri görmüş olabilirsiniz. Etanolün araç yakıtı olarak kullanılması fikri bir süredir gündemdeydi, ancak bu konsept ancak son zamanlarda ciddi bir şekilde araştırılmaya başlandı. Petrol bazlı yakıtı alkol ile değiştirerek, herhangi bir otomobilin yakıt olarak benzin kullandığında ürettiği zararlı egzoz dumanlarını ortadan kaldırabiliriz.
Biyoetanol, araştırmacıların, tüketicilerin ve otomobil üreticilerinin giderek daha fazla ilgisini çeken heyecan verici bir alternatif yakıttır. Peki biyoetanol nedir ve neden bu kadar umut vaat ediyor?
Biyoetanol yakıt nedir?
Etanol uzun zamandır elimizin altındaki en çok yönlü ve temel maddelerden biri olmuştur. Çoğu insan etanolü alkollü içeceklerde bulunan alkol olarak bilir. Ancak kimyagerler için etanol psikoaktif bir ilaçtan çok daha fazlasıdır; sonsuz sayıda endüstriyel ve kimyasal uygulamaya sahip bir çözücüdür. Son yıllarda etanol, otomobiller için potansiyel bir yenilenebilir yakıt ve petrol bazlı benzine uygulanabilir bir alternatif olarak da ortaya çıkmıştır.
Biyoetanol basitçe biyokütleden üretilen etanol anlamına gelir. Biyoetanol yakıtının neyden yapıldığını merak ediyorsanız, işte cevabınız. Biyokütle, yaşayan veya yakın zamanda ölmüş bir organizmadan elde edilen herhangi bir materyali içeren geniş bir terimdir. Ahşap, biyokütlenin en yaygın örneğidir. Odunu yakarak içerdiği enerjiyi doğrudan açığa çıkarabilir ve yakıt olarak kullanabiliriz. Diğer yaygın biyokütle kategorileri arasında tarımsal kalıntılar ve hayvan gübresi, gıda ve endüstriyel atıklar ve enerji bitkileri yer almaktadır.
Biyoetanol yakıtı nasıl üretilir?
Genellikle enerji bitkileri şeklinde olan biyokütle, alkollü içecek yapımında sülfürik asidin kullanıldığı fermantasyon adı verilen bir süreçle biyoetanol üretebilir. Mısır, şeker kamışı, algler ve yaygın olarak bulunan diğer birçok bitki fermantasyon yoluyla biyoetanol üretmek için kullanılabilir. Fermantasyon işlemi sırasında, belirli maya türleri biyokütledeki şekerleri tüketir. Bunu sindirirken, yan ürün olarak etanol ve karbondioksit (CO2) üretirler.
Biyokütle genellikle bitkilerin hücre duvarlarında bulunan selüloz adı verilen bir dizi karmaşık karbonhidrat polimeri içerir. Fermantasyon için yeterli şeker üretmek amacıyla biyokütlenin özel asitler veya enzimlerle muamele edilmesi gerekir. Bunlar daha dirençli bitki hücrelerinin bazılarını parçalayarak hidroliz adı verilen başka bir işlemle iç yapılarını ortaya çıkarır. Selülozun hidrolizi sükroz-şeker üretir, bu da daha sonra etanol üretmek için fermente edilebilir. Bir biyokütle örneğinden şeker elde etmenin üç ana yolu vardır: enzimatik hidroliz, seyreltik asit hidrolizi ve konsantre asit hidrolizi.
Enzimatik hidroliz: Biyokütle örneğine özel enzimler eklenir. Bu enzimler bitki hücrelerini parçalar ve sükroz üretmek için selülozu hidrolize eder. Bu yöntem yeni bir yeniliktir ve şu anda gerçekleştirilmesi çok pahalıdır. Ancak, süreç rafine edildikçe zaman içinde daha ekonomik hale gelmesi beklenmektedir.
Seyreltik asit hidrolizi: Bu yöntem en eski ve en basit yöntemdir. Ayrıca şu anda etanol üretmek için biyokütle kullanmanın en verimli yoludur, ancak bu durum gelecekte değişebilir. Süreç, her seferinde 1%'den daha az seyreltilmiş ve 190 - 215 santigrat dereceye kadar ısıtılmış sülfürik asidin biyokütleye eklendiği iki aşamadan oluşur. Zayıf asit ve yüksek ısı selülozu hidrolize eder. Elde edilen sıvı daha sonra geri kazanılabilir ve işlenebilir.
Konsantre asit hidrolizi: Konsantre asit hidrolizinde çok daha güçlü (70-77%) bir sülfürik asit konsantrasyonu kullanılır; bu asit kurutulmuş biyokütleye eklenir ve 50 santigrat dereceye yükseltilir. Karışım daha sonra konsantrasyon 20-30% santigrat derece arasında olana kadar su ile seyreltilir ve bir saat boyunca 100 santigrat dereceye ısıtılır. Bu işlemin sonucu, şeker ve asit karışımını serbest bırakmak için preslenebilen bir jeldir. Karışım kromatografik bir kolon kullanılarak ayrıştırılır.
Biyoetanol yakıtın faydaları nelerdir?
Biyoetanol eski yakıt türlerine göre çok sayıda avantaj sunmaktadır. Ancak bunun ana nedenlerinden biri, şeker ve nişasta içeren herhangi bir bitkinin bu yakıtı üretmek için kullanılabilmesidir. Araştırmalar ilerledikçe ve şekerleri çıkarmak ve fermente etmek için kullandığımız süreçleri rafine ettikçe, verimin artmasını bekleyebiliriz. Şu anda bir avuç mahsulün biyoetanol üretimi için çok daha üstün olduğu düşünülmektedir, ancak bu zamanla değişebilir.
Biyoetanol yakıtının üretimi diğer yaygın yakıtlara göre çok daha çevre dostudur ve karbon ayak izini daha da azaltmak için çalışmalar devam etmektedir. Prensip olarak, biyoetanol üretimi karbon nötr olmalıdır çünkü atmosfere salınan tek CO2, fotosentez yoluyla bitki tarafından emilen CO2'dir.
Biyoetanol üretimi sadece diğer yakıt üretim türlerinden daha çevreci olmakla kalmaz, aynı zamanda yakıt kullanıldığında çok daha temiz dumanlar üretir. Etanol tamamen yanar; diğer yakıt türlerinde olduğu gibi zararlı yan ürünler oluşmaz. Biyoetanol otomobillerde içten yanmalı motorlar için yakıt olarak kullanıldığında, egzoz dumanları özellikle kentsel ortamlarda çevredeki havadan daha temizdir.
Çünkü etanol biyolojik olarak parçalanabilir, yakıt sızıntıları petrolde olduğu gibi potansiyel çevre felaketleri değildir. Etanol suya karışırsa, düşük, toksik olmayan bir konsantrasyona kadar seyrelecektir.
Biyoetanol yakıtı ne için kullanılır?
Biyoetanol yakıtı çeşitli bağlamlarda kullanılmaktadır ve zaman geçtikçe ve üretim yöntemleri geliştikçe daha fazla uygulama alanı bulması beklenmektedir. Her yıl biyoetanol yakıtının ne için kullanıldığını sorarsanız, listenin gittikçe uzadığını göreceksiniz. Biyoetanol yakıtının en önde gelen iki uygulaması, petrole katkı maddesi veya alternatif olarak ve aşağıdakiler için bir yakıt olarak özel şömineler.
Benzine etanol eklenmesi oktan sayısını artırarak patlamaya karşı daha dirençli hale getirir. Sonuç olarak yakıt patlamak yerine daha fazla yanar. Yakıtın oktan sayısını arttırmak genellikle çok pahalı bir işlemdir; düşük dereceli yakıta etanol eklemek maliyeti önemli ölçüde arttırmadan yakıtın performansını iyileştirir. Birçok otomobil üreticisi de araçlarında 85% etanol ve 15% petrol ürünlerinden yapılan bir yakıt olan E85'i desteklemeye başlamıştır.
Biyoetanol şömineler da giderek yaygınlaşmaktadır ve sonunda geleneksel şöminelerin yerini tamamen alabilir. Biyoetanol çok temiz yandığından ve toksik yanma ürünleri üretmediğinden, biyoetanol şöminelerin dumanı atmak için bir bacaya ihtiyacı yoktur; endişelenecek bir duman yoktur. Biyoetanol şömineler herhangi bir ek altyapı gerektirmediğinden, geleneksel bir şömineye sahip olmanın imkansız olduğu durumlarda bağımsız olarak kullanılabilirler. Biyoetanol yakıtının bir şöminede sürekli yandığında ne kadar dayandığını merak ediyorsanız, cevap 4 ila 8 saattir. Biyoetanol şömineler genellikle kullanıcının farklı ısı ayarları aracılığıyla yakıtın yanma hızını kontrol etmesine olanak tanır. Ne kadar çok üretirse, yakıtı o kadar hızlı tüketir.
Biyoetanol yakıt üretiminin geleceği için ne anlama geliyor?
Biyoetanol piyasadaki tek biyoyakıt değildir. Ancak, şu anda en önde gelenidir ve ilk başarıları diğer ilgili teknolojilere yönelik araştırmalar için önemli bir itici güç olmuştur. Benzer kavramların diğer iki önemli örneği biyodizel ve hidrojen yakıtıdır. Biyodizel, biyoetanol ve hidrojen yakıtının nasıl üretildiğini göz önünde bulundurarak, temiz enerji teknolojilerinin geleceğinin neye benzeyeceğini anlamaya başlayabiliriz.
Biyodizel, sıvı ve katı yağlardan üretilebilen bir diğer umut verici alternatif yakıttır. Atık yemeklik yağ, bitkisel yağ ve hayvansal yağların tümü biyodizele dönüştürülebilir. Biyoetanol gibi biyodizel de benzine olası bir alternatif ya da tamamlayıcı olarak gündemdedir. Biyodizelin en büyük avantajı, kolaylıkla temin edilebilen çok çeşitli ürünlerin geri dönüşümünden elde edilebilmesidir. Ayrıca mevcut dizel motorlarda modifikasyona gerek kalmadan kullanılabilmektedir.
Hidrojen yakıtı, benzine göre çok daha çevre dostu olan bir başka alternatif yakıt kaynağıdır. Hidrojen evrende en bol bulunan element olmasına rağmen, aynı zamanda en hafif olanıdır. Sonuç olarak, serbest hidrojen uzayda yüzdüğü için Dünya'da nadir bulunur. Endüstriyel olarak üretilen hidrojenin çoğu, fosil yakıtlar gerektiren buhar reformu ile yapılır. Bununla birlikte, biyokütleden hidrojen üretimi ve suyun elektrolizi üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Bu çabalar temiz, verimli hidrojen üretimine yol açarsa, bu bir yakıt kaynağı olarak kritik öneme sahip olabilir.
İnsan kaynaklı iklim değişikliğinin etkileri ortaya çıkmaya ve gezegenin her köşesini etkilemeye başladıkça, alternatif enerji araştırmaları hiç bu kadar önemli olmamıştı. Hiçbir teknoloji iklim değişikliğinin etkilerini hafifletmemizi sağlayamaz, ancak mümkün olan her yerde karbon-nötr teknolojiye geçerek çevre üzerindeki etkimizi azaltmaya başlayabiliriz.
Biyoetanol gibi biyoyakıtlar bize temiz bir enerji geleceğinin neye benzeyebileceğine dair bir fikir vermektedir. Biyokütle gezegenimizde bol miktarda bulunmaktadır ve fosil yakıtların yakılmasıyla ilgili sakıncalar olmaksızın enerji ihtiyaçlarımızı karşılamak için bundan faydalanabiliriz. Önümüzdeki on yıllarda biyoetanol ve diğer biyoyakıtlar, bir medeniyet olarak karbon ayak izimizi azaltmamıza yardımcı olmada kesinlikle önemli bir rol oynayacaktır.