Bioetanol. Czy można przestawić się na nowe paliwo?

Produkcja bioetanolu

Bioetanol, podobnie jak biodiesel, jest produkowany z surowców roślinnych. Częściej niż inne do produkcji bioetanolu wykorzystuje się dwie uprawy: kukurydzę i trzcinę cukrową. Na przykład produkcja bioetanolu w Stanach Zjednoczonych oparta jest głównie na kukurydzy, w Brazylii na trzcinie cukrowej. Jednak inne rośliny o wysokiej zawartości skrobi i cukrów roślinnych mogą być również wykorzystywane jako surowce: ziemniaki, buraki cukrowe, słodkie ziemniaki itp.

Na świecie produkcja bioetanolu jest najbardziej rozwinięta w Ameryce. Zdolności produkcyjne Brazylii i Stanów Zjednoczonych odpowiadają łącznie za ponad połowę (dokładniej ponad 60%) światowej produkcji tego paliwa.

W swoim rdzeniu bioetanol to zwykły alkohol etylowy (lub etanol), który jest używany do produkcji napojów alkoholowych o znanym wzorze chemicznym C₂H₅OH Jednak bioetanol nie nadaje się do spożycia ze względu na obecność specjalnych dodatków, dodatków paliwowych. Oprócz eteru tert-butylowo-metylowego (MTBE), który zwiększa odporność biopaliw na detonację, zmniejsza korozyjność alkoholi i jest nośnikiem dodatkowego tlenu biorącego udział w spalaniu, do bioetanolu dodawane są w niewielkich ilościach inne dodatki.

Znanych jest kilka technologii wytwarzania bioetanolu.

1. Fermentacja produktów ekologicznych. Znana od czasów starożytnych i najłatwiejsza metoda pozyskiwania alkoholu etylowego. Podczas drożdżowej fermentacji mieszanek zawierających cukier otrzymuje się roztwór o zawartości masowej etanolu około 15%. Wraz ze wzrostem stężenia bakterie drożdży obumierają, co prowadzi do zatrzymania produkcji alkoholu etylowego. Następnie alkohol oddziela się od roztworu przez destylację. Obecnie metoda ta nie jest stosowana w przemysłowej produkcji bioetanolu.
2. Produkcja przy użyciu leków rekombinowanych. Surowiec jest rozdrabniany i poddawany fermentacji z udziałem glukoamylazy i amylosubtyliny. Następnie przeprowadza się destylację w kolumnach przyspieszających z oddzieleniem alkoholu. Szeroko stosowana metoda przemysłowej produkcji bioetanolu.
3. Produkcja hydrolizy. W rzeczywistości jest to produkcja alkoholu z wstępnie zhydrolizowanych surowców zawierających celulozę w drodze fermentacji przemysłowej. Jest używany głównie w Rosji i innych krajach poradzieckich.

Obecnie światowa produkcja bioetanolu, według różnych szacunków, jest nieco mniejsza niż 100 milionów ton rocznie.

Bioetanol. Cena za litr

Koszt produkcji bioetanolu w przeliczeniu na 1 litr zależy od kilku czynników.

1. Początkowy koszt surowców uprawianych do przetwórstwa.
2. Wydajność użytych surowców (technologia produkcji oraz stosunek powstającego bioetanolu do ilości użytych surowców).
3. Logistyka produkcji (im bliżej plantacji surowców znajdują się przedsiębiorstwa przetwórcze, tym tańsza jest produkcja, gdyż koszty transportu w przypadku tego rodzaju paliwa odgrywają większą rolę niż przy produkcji benzyny).
4. Sam koszt produkcji (wytwarzalność sprzętu, wynagrodzenie pracowników, koszty energii).

Dlatego w różnych krajach koszt produkcji 1 litra bioetanolu jest różny. Oto koszt tego paliwa za litr w niektórych krajach świata:

• USA - 0,3 USD;
• Brazylia – 0,2 USD;
• ogólnie dla europejskich producentów - około 0,5 USD;

Dla porównania średni koszt produkcji benzyny to około 0,5 do 0,8 dolara za litr, jeśli nie weźmie się pod uwagę krajów eksportujących ropę naftową, takich jak Arabia Saudyjska czy Wenezuela, gdzie litr benzyny kosztuje mniej niż litr wody.

Bioetanol E85

Być może lwią część wśród wszystkich rodzajów paliw zawierających bioetanol ma marka E85. Ten rodzaj paliwa to 85% bioetanolu i 15% zwykłej benzyny.

Paliwa te nadają się tylko do specjalnie zaprojektowanych pojazdów, które mogą być zasilane biopaliwami. Zazwyczaj są one oznaczone jako samochody typu Flex-fuel.

Bioetanol E85 jest szeroko rozpowszechniony w Brazylii, występuje również w Stanach Zjednoczonych. W Europie i Azji częściej spotykane są klasy E5, E7 i E10 z zawartością bioetanolu odpowiednio 5, 7 i 10 procent. Pozostała część objętości tych mieszanek paliwowych jest tradycyjnie przeznaczona na zwykłą benzynę. Również w ostatnim czasie na popularności zyskuje paliwo E40 z 40% zawartością bioetanolu.

//www.youtube.com/watch?v=NbHaM5IReEo

Zalety i wady bioetanolu

Przyjrzyjmy się najpierw zaletom bioetanolu.

1. Względna taniość produkcji. Pod warunkiem, że kraj-wytwórca nie posiada własnych, obfitych zasobów ropy naftowej, a przemysł zbożowy jest rozwinięty. Na przykład w Brazylii, która ma niewiele własnych zasobów ropy naftowej w całym kraju, ale ma rozwinięte rolnictwo i sprzyjający klimat, znacznie bardziej opłaca się wytwarzanie paliwa na bazie bioetanolu.
2. Przyjazność dla środowiska spalin. Czysty bioetanol podczas spalania emituje tylko wodę i dwutlenek węgla. Podczas pracy silnika na bioetanolu do atmosfery nie są emitowane ciężkie węglowodory, cząsteczki sadzy, tlenek węgla, składniki zawierające siarkę i fosfor. Według kompleksowej oceny (biorącej pod uwagę wszystkie parametry oceniane zgodnie z normą EURO) czystość spalin okazała się 8-krotnie wyższa dla silników zasilanych bioetanolem.
3. Odnawialność. Jeśli zasoby ropy naftowej są ograniczone (jest to dzisiaj udowodnione: teorie o regeneracyjnym charakterze ropy jako emisji z wnętrza Ziemi są odrzucane przez światową społeczność naukową), to produkcja bioetanolu zależy tylko od plonów plantacji.
4. Niższe zużycie paliwa. Średnio podczas jazdy na bioetanolu, przy odpowiednio skonfigurowanym układzie paliwowym, oszczędza się do 15% paliwa w stosunku objętościowym. Konwencjonalnie, zamiast 10 litrów benzyny, samochód zużyje tylko 100 litra bioetanolu na 8,5 kilometrów.

Wady tego rodzaju paliwa, zwłaszcza w stosunku do istniejącej floty pojazdów, są obecnie znaczne.

1. Nadmierne zużycie bioetanolu w samochodzie, w którym ECU nie ma ustawień do pracy na biopaliwie. Ogólnie rzecz biorąc, często występuje niska sprawność silnika, który nie jest przeznaczony do paliwa roślinnego. Faktem jest, że gęstość energii i wymagany stosunek objętości powietrza do paliwa w bioetanolu różnią się od benzyny. Prowadzi to do niestabilnej pracy silnika.
2. Zniszczenie uszczelnień gumowych i plastikowych. Właściwości gumy i tworzyw sztucznych, które sprawiają, że materiały te są praktycznie neutralne w stosunku do ropopochodnych nośników energii, nie mogą zapewnić odporności chemicznej na etanol. A uszczelki, które mogą wytrzymać interakcję z benzyną przez dziesięciolecia, są niszczone w ciągu kilku miesięcy przez ciągły kontakt z alkoholem.
3. Szybka awaria silnika, który nie jest przystosowany do jazdy na bioetanolu. W konsekwencji dwóch poprzednich punktów.

Na podstawie powyższego możemy stwierdzić, że bioetanol będzie doskonałą alternatywą dla konwencjonalnej benzyny, jeśli samochód jest przystosowany do tego rodzaju paliwa.

BIOETANOL W TWOIM SAMOCHODZIE: PRZYJACIEL CZY WRÓG?