Этанол, полученный из растительного сырья, является возобновляемым источником энергии, потому что производство и сжигание этанола завершает цикл. Количество углекислого газа и воды, которые используют растения, возвращается в атмосферу при сжигании этанола, полученного из растительного крахмала или целлюлозы. Этанол считается «зеленым» топливом, потому что он нетоксичен и снижает загрязнение воздуха. По данным Ассоциации возобновляемого топлива, 13,3 миллиарда галлонов этанола, которые были произведены в Соединенных Штатах в 2013 году, сократили выбросы парниковых газов на 38 миллионов метрических тонн, что эквивалентно удалению с дороги 8 миллионов транспортных средств.
Содержание
Этанол из растений
Этанол вырабатывается из глюкозы, получаемой из растительного сырья. Глюкоза может быть получена из растительного крахмала или целлюлозы. В Соединенных Штатах большая часть этанола получена из крахмала в зернах кукурузы. Другие страны могут использовать другие растения. Например, Бразилия использует сахарный тростник для производства этанола. Хотя производство этанола из кукурузного крахмала относительно легко, выращивание большого количества кукурузы для производства энергии может привести к дефициту в производстве кукурузных кормов. Непищевые растения, такие как пшеничная солома или свиная трава, содержат целлюлозу, которая является полимером молекул глюкозы. Этанол, полученный из целлюлозы, требует предварительной обработки растительного материала, чтобы смягчить его и сделать целлюлозу более восприимчивой к гидролизу, который является разрушением целлюлозного полимера.
Возобновляемая химия
Производство этанола из растительного сырья и последующее сжигание этанола образуют полный цикл. Глюкоза в растениях синтезируется из углекислого газа и воды путем фотосинтеза – процесса, использующего солнечную энергию. Дрожжевая ферментация вырабатывает этанол из глюкозы. Когда этанол используется в качестве источника энергии и сжигается, он производит углекислый газ и воду. Растения превращают углекислый газ и воду обратно в глюкозу, завершая цикл.
Использование энергии в производстве этанола
Хотя этанол является возобновляемым источником энергии, энергия необходима для сбора и транспортировки растительного материала на производственный объект. Больше энергии потребляется в процессе ферментации. Однако производство этанола имеет положительный энергетический баланс, поскольку солнечная энергия, улавливаемая растениями во время фотосинтеза и сохраняющаяся в виде глюкозы, производит больше энергии при сжигании этанола, чем использовалась при производстве этанола. Например, согласно данным исследования Министерства сельского хозяйства США, одна единица энергии, используемая при производстве этанола из кукурузы, производит 2,3 единицы полезной энергии из этанола.
Этанол как топливо
В первые годы автомобильной промышленности Генри Форд и другие думали, что этанол станет основным топливом. Сегодня около 95 процентов бензина в США содержит небольшое количество этанола, обычно 10 процентов. Автомобили на гибком топливе, более распространенные в Бразилии, могут работать на бензине или смеси с высоким содержанием этанола. Смеси с высоким содержанием этанола содержат 85 процентов или более этанола. Этанол имеет более высокое октановое число, чем бензин, и помогает предотвратить детонацию двигателя. Даже смеси этанола низкого уровня имеют более высокое октановое число, чем бензин. По сравнению с бензином, этанол содержит меньше энергии на галлон, но более высокое октановое число повышает производительность автомобиля.
Написать комментарий