Wat is de koolstofvoetafdruk van bio-ethanol?
Milieubewust zijn is niet langer een marginale zorg. Naarmate de gevolgen van de antropomorfe klimaatverandering duidelijker worden, groeit de collectieve wens om onze planeet en ons milieu te beschermen. Hoewel we mensen nodig hebben om hun gedrag te veranderen, zowel individueel als op maatschappelijk niveau, om klimaatverandering tegen te gaan, is er ook een rol weggelegd voor groene technologieën. Elke innovatie die ons in staat stelt schadelijke emissies te verminderen en minder afval te produceren, kan van betekenis zijn in de strijd tegen klimaatverandering.
Een van de belangrijkste bronnen van wereldwijde vervuiling is de uitstoot van voertuigen. Voor veel mensen is het gebruik van een persoonlijke auto een noodzaak. Zonder auto zouden ze niet naar hun werk kunnen gaan, hun kinderen niet naar school kunnen brengen of niet veel verder kunnen reizen dan hun eigen voordeur. Maar tenzij je je een elektrische auto kunt veroorloven en het geluk hebt ergens te wonen waar een behoorlijke infrastructuur voorhanden is, betekent autorijden dat je bijdraagt aan de eindeloze stroom van vervuiling en broeikasgasemissies waar we allemaal verantwoordelijk voor zijn.
Bio-ethanol is in opkomst als een veelbelovende alternatieve brandstof die ons op een dag in staat zou kunnen stellen zoveel te rijden als we willen zonder ons zorgen te hoeven maken over wat er uit onze uitlaten komt. Iedereen die streeft naar een koolstofneutrale toekomst zou aandacht moeten besteden aan bio-ethanol.
Hoe wordt bio-ethanolbrandstof geproduceerd?
Bio-ethanol biedt tal van voordelen ten opzichte van conventionele brandstoffen, maar het belangrijkste verkoopargument is hoe milieuvriendelijk het is. Bij de productie van bio-ethanol wordt gebruik gemaakt van hernieuwbare hulpbronnen, namelijk gewassen zoals graan, maïs en maïs. In principe kan het worden geproduceerd uit elke plant die suiker en zetmeel bevat. Wij gebruiken de term “biomassa” als een allesomvattende term voor hernieuwbare organische materialen afkomstig van planten en dieren. Biomassa omvat levende organismen, materialen afkomstig van levende organismen, en materialen van organismen die onlangs zijn gestorven.
Het precieze proces voor de productie van bio-ethanolbrandstof is afhankelijk van de samenstelling van de gebruikte biomassa. Het meeste onderzoek is momenteel gericht op lignocellulosehoudend materiaal, waaronder wilg, eucalyptus, stro, suikerriet, landbouwresiduen en ander houtachtig en grasachtig materiaal dat vaak als afval wordt beschouwd. Er is 2 tot 4 ton lignocellulosehoudende biomassa nodig om 1 ton bio-ethanol te produceren. Onderzoekers geven de voorkeur aan lignocellulosehoudende biomassa omdat deze overvloediger aanwezig is dan voedselgewassen en goedkoper te produceren is, vooral omdat ze toch als afval wordt beschouwd. Het heeft ook een hogere netto energiebalans dan andere vormen van biomassa, wat het ecologisch aantrekkelijker maakt. Lignocellulosebiomassa kan de uitstoot van broeikasgassen met wel 90% verminderen, wat veel beter is dan biobrandstoffen van de eerste generatie.
Het nadeel van het gebruik van lignocellulosehoudende biomassa voor de productie van bio-ethanol is dat deze een reeks koolhydraatpolymeren bevat, waaronder cellulose. Cellulose is het hoofdbestanddeel van plantencelwanden en bestaat uit glucosemoleculen. Wanneer cellulose wordt afgebroken in een proces dat hydrolyse wordt genoemd, komt glucose vrij. Er zijn verschillende manieren om cellulose in lignocellulosehoudende biomassa te hydrolyseren om vergistbare suikers te produceren. De meest gebruikelijke methoden omvatten de behandeling van de biomassa met zuur of specifieke enzymen en verhitting ervan.
Voor niet-lignocellulosehoudende biomassa, zoals graan, bestaat de eerste stap erin de biomassa te malen om het zetmeel vrij te maken. Het resulterende materiaal wordt gemengd met een specifiek volume water om de verhouding tussen suiker en gist in de resulterende brij te regelen. Door het mengsel te verwarmen worden in water oplosbare zetmelen opgelost, terwijl zure of enzymatische hydrolyse wordt gebruikt om het zetmeel tegelijkertijd in suikers om te zetten. Het resulterende mengsel wordt opgekocht tot een pH tussen 4,8 en 5,0, wat licht zuur is. Dit is nodig om de gist die de suikers fermenteert, in staat te stellen te groeien. Bij het gistingsproces ontstaan ethanol en CO2. Door daaropvolgende distillatie en dehydratie wordt de concentratie ethanol in de oplossing verhoogd.
Om als brandstof te worden gebruikt, moet ethanol zeer zuiver zijn, zo dicht mogelijk bij 100%. Industrieel geproduceerde ethanol heeft een relatief hoog watergehalte dat de zuiverheid vermindert. Er zijn verschillende methoden om ethanol te dehydrateren, die momenteel allemaal door onderzoekers worden onderzocht op efficiëntieverbeteringen.
Wat zijn de milieuvoordelen van bio-ethanol?
Bio-ethanol is niet alleen afkomstig van hernieuwbare bronnen, maar vermindert ook aanzienlijk de uitstoot van broeikasgassen tijdens de productie en wanneer de afgewerkte brandstof wordt verbrand, vergeleken met conventionele brandstoffen. Toevoeging van ethanol aan benzine verhoogt het octaangetal, waardoor het eerder zal branden dan verbranden, en stelt ons in staat onze steeds kleiner wordende olievoorraden te rekken. Het verlengen van de levensduur van de oliereserves verbetert onze brandstofzekerheid en vermindert onze afhankelijkheid van olieproducerende naties.
Als u zich afvraagt of bio-ethanol koolmonoxide of andere schadelijke stoffen produceert, is het antwoord nee. Verbranding van bio-ethanol leidt tot zeer weinig uitstoot; het is aanzienlijk schoner dan conventionele brandstoffen. Het ergste wat het afgeeft is een verwaarloosbare hoeveelheid kooldioxide, veel te weinig om enige negatieve invloed te hebben op de gezondheid van mens of milieu.
U hebt misschien tegenstrijdige verklaringen gehoord over de koolstofvoetafdruk van bio-ethanol. Dus, is bio-ethanol koolstofneutraal of niet? Het antwoord is, ja, het is koolstofneutraal. Maar u moet zich afvragen waarom bio-ethanol koolstofneutraal is. Het antwoord is eigenlijk heel eenvoudig: de hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt bij de productie van bio-ethanol is even groot als de hoeveelheid koolstofdioxide die de planten die de brandstof produceren tijdens de fotosynthese hebben opgenomen.
Overschakelen van brandstoffen op basis van aardolie naar bio-ethanol zal de ozonlaag boven de aarde helpen genezen, een langetermijndoelstelling van de milieubeweging. Wanneer ethanol verbrandt, zijn de resulterende producten minder reactief met zonlicht dan de emissies van conventionele brandstofbronnen. Zelfs grootschalige verbranding van ethanol zal de ozonlaag waarschijnlijk niet aantasten.
Zelfs als we in de nabije toekomst conventionele brandstof voor onze voertuigen blijven gebruiken, kunnen we bio-ethanol toch gebruiken om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Het mengen van bio-ethanol met benzine biedt een aantal waardevolle voordelen. Ten eerste verhoogt het het octaangetal van de brandstof, iets wat gewoonlijk moeilijk en duur is om te doen. Door brandstof van lage kwaliteit te verrijken met ethanol, kunnen we de schadelijke uitstoot verminderen en de prestaties verbeteren. Toevoeging van bio-ethanol aan brandstof betekent ook dat we onze voorraad verder kunnen uitbreiden en onze afhankelijkheid van olieproducerende landen kunnen verminderen.
Over het algemeen zou een wijdverspreid gebruik van bio-ethanol leiden tot een betere luchtkwaliteit en een vermindering van de prevalentie van kankerverwekkende deeltjes. Lopende onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten verbeteren voortdurend de milieuvoordelen van bio-ethanol, waardoor het een nog aantrekkelijker vooruitzicht wordt. De meest recente ontwerpen van bio-ethanolinstallaties garanderen bijvoorbeeld dat al het geloosde water milieuneutraal is. Sommige fabrieken recycleren het afvalwater dat bij de productie van bio-ethanol ontstaat, zodat het kan worden hergebruikt.
Waar wordt bio-ethanolbrandstof voor gebruikt?
Ethanol is een veelzijdige brandstof die zijn potentieel al op verschillende belangrijke gebieden heeft bewezen. De meest prominente toepassing van bio-ethanol vandaag is als transportbrandstof, waarbij velen in de auto-industrie verwachten dat het uiteindelijk benzine zal verdringen als de primaire transportbrandstof voor persoonlijke voertuigen. Een van de voordelen van bio-ethanol is echter dat het benzine niet volledig hoeft te vervangen om een verschil te maken. Ethanol wordt vaak gebruikt om de prestaties van brandstof van lage kwaliteit te verbeteren en er zijn verschillende gemengde brandstoffen op de markt waarbij bio-ethanol wordt gecombineerd met diesel of benzine.
Zoals elke brandstof kan bio-ethanol worden verbrand om energie te produceren en stroom op te wekken. Het onderzoek naar de potentiële rol van bio-ethanol bij de opwekking van elektriciteit is nog gaande. Vergeleken met steenkool en olie heeft ethanol een veel lagere thermische energie-output, wat betekent dat veel grotere hoeveelheden nodig zijn om dezelfde energie-output te produceren. We kunnen ons echter veroorloven veel meer ethanol te verbranden zonder milieuschade te veroorzaken en giftige emissies vrij te geven.
Bio-ethanol haarden worden ook steeds populairder. Ze produceren geen rook of andere schadelijke bijproducten, ze zien er geweldig uit, en ze hebben geen schoorsteen of aansluiting op een gasleiding nodig.
Hoe is bio-ethanol te vergelijken met conventionele brandstoffen?
Vergeleken met benzine heeft bio-ethanol een veel lagere energie-inhoud. Als je twee identieke voertuigen hebt, de ene rijdt op benzine en de andere op bio-ethanol, zal de auto op benzine verder kunnen rijden. Bio-ethanol produceert echter niet dezelfde schadelijke emissies als benzine. Naarmate de productiekosten van bio-ethanol verder dalen en de productiemethoden efficiënter worden, zouden we wel eens een punt kunnen bereiken waarop het vaker moeten tanken van voertuigen als een lonende afweging wordt beschouwd.
Bio-ethanol heeft een hoger octaangetal dan benzine en kan zelfs aan benzine worden toegevoegd om het octaangetal te verhogen. Een hoger octaangetal betekent dat bio-ethanol eerder zal verbranden dan ontbranden in een motor en superieure antiknokeigenschappen heeft.
Ethanol is minder vluchtig dan benzine, zoals gemeten door de Reid-dampdruk. De lagere druk van bio-ethanol betekent dat het langzaam verdampt, waardoor de concentratie van verdampingsemissies laag blijft en de kans op ontploffing van de brandstof verder afneemt. De lage dampspanning kan voor ethanol echter ook een nadeel zijn. Een combinatie van lage druk en een enkel kookpunt betekent dat motoren die op zuivere ethanol lopen, niet zonder hulp kunnen starten bij temperaturen onder 20 graden Celsius. Als bio-ethanol ooit serieus wordt overwogen als primaire autobrandstof, zullen de motoren dit probleem moeten compenseren.
Bio-ethanol en soortgelijke biobrandstoffen kunnen een belangrijke rol spelen bij de bestrijding van de klimaatverandering. Niet alleen heeft het een breed scala van potentiële toepassingen, maar de productie van bio-ethanol is ook nog eens koolstofneutraal. Hou deze ruimte in de gaten, want het zou wel eens de brandstof van de toekomst kunnen zijn.