Alkoholna goriva
Etanol se moe proizvoditi od tri osnovne vrste biomase:
- ećera (od ećerne trske, melase)
- kroba (od kukuruza)
- celuloze (od drva, poljoprivrednih ostataka).
Sirovine bogate ećerima vrlo su pogodne za proizvodnju etanola, budući da već sadravaju jednostavne ećere glukozu i fruktozu koji mogu fermentirati izravno u etanol. Sirovine bogate krobom sadravaju velike molekule ugljikovodika koje treba razloiti na jednostavne ećere procesom saharifikacije. To zahtijeva jo jednu fazu u procesu proizvodnje to povećava trokove. Ugljikovodici u sirovinama bogatim celulozom sastavljeni su od jo većih molekula i trebaju se konvertirati u ećere koji mogu fermentirati kiselom ili enzimatskom hidrolizom. Najznačajnije biljne vrste koje se uzgajaju za proizvodnju etanola su ećerna trska, slatki sirak, cassava i kukuruz.
Osnovne faze u procesu proizvodnje etanola su:
- priprema sirovine
- fermentacija
- destilacija etanola.
Priprema sirovine je zapravo hidroliza molekula kroba enzimima u ećer koji moe fermentirati. Uobičajena tehnologija za proizvodnju etanola je fermentacija u peći s običnim kvascem za proizvodnju 8 do 10%-tnog alkohola nakon 24 do 72 h fermentacije. Nakon toga slijedi destilacija tog alkohola u nekoliko faza čime se dobiva 95%-tni etanol. Za proizvodnju posve čistog etanola, kakav se koristi za mijeanje s benzinom, dodaje se benzen i nastavlja destilacija te se dobiva 99,8%-tni etanol.
Vodeća zemlja u proizvodnji i primjeni etanola za vozila je Brazil, u kojem se svake godine proizvede vie od 15 milijardi l. Oko 15% brazilskih vozila se kreće na čisti etanol, dok preostala koriste 20%-tnu smjesu s benzinom. Etanol se počeo proizvoditi kako bi se smanjila brazilska ovisnost o inozemnoj nafti i otvorilo dodatno trite domaćim proizvođačima ećera. U SAD-u etanolske smejse čine oko 9% ukupne godinje prodaje benzina i pretpostavlja se kako su američka vozila od 1979. godine do danas prela priblino 3 trilijuna km koristeći etanolske smjese.
Prinos etanola iz raznih sirovina
sirovina |
prinos etanola, l/t |
prinos sirovine, t/ha |
prinos alkohola, l/ha godinje |
energija, GJ/ha godinje |
ećerna trska |
70 |
50,0 |
3500 |
1350 |
slatki sirak |
86 |
35,0 |
3010 |
945 |
kukuruz |
370 |
6,0 |
2200 |
162 |
drvo |
160 |
20,0 |
3200 |
540 |
Za proizvodnju metanola mogu se koristiti sirovine s visokim udjelom celuloze kao to je drvo i neki ostaci iz poljoprivrede. Tehnologija je posve različita od one za proizvodnju etanola. Proizvodnja se odvija u dvije faze. U prvoj se sirovina konvertira u plinoviti međuproizvod iz kojeg se sintetizira metanol. Faza sinteze metanola je dobro poznata i komercijalno dokazana, dok je faza rasplinjavanja jo u razvoju. Takva istraivanja se provode u zemljama s velikim drvnim potencijalom kao to su vedska i Brazil, a primjena takvih postrojenja se očekuje uskoro.
Po mnogim su svojstvima etanol i metanol vrlo slični benzinu. Etanol se moe koristiti u motorima s unutarnjim izgaranjem uz dodavanje benzinu ili kao njegova potpuna zamjena. Za dodavanje do 20% etanola u benzin nisu potrebne nikakve preinake ni zahvati na motoru, dok za dodavanje većeg udjela ili za pogon samo na etanol treba djelomično modificirati motor to poskupljuje cijenu takvih vozila za oko 5 do 10%. Slično kao etanol, metanol se moe koristiti kao dodatak benzinu ili kao posebno gorivo. Zbog poneto drukčijeg načina izgaranja nego benzin mogu se pojaviti određene potekoće koje se rjeavaju dodavanjem određenih dodataka.
Usporedba svojstava alkoholnih goriva i benzina
svojstvo |
etanol |
metanol |
benzin |
gustoća, kg/m 3 |
789 |
793 |
720 - 750 |
ogrjevna vrijednost, MJ/kg |
21,3 - 29,7 |
15,6 - 22,3 |
32,0 - 46,47 |
stehiometrijski omjer zraka i goriva, kg/kg |
9,0 |
6,5 |
14,6 |
temperatura vrenja kod 1 bar, °C |
7,5 |
65 |
30,23 |
stupanj viskoznosti |
- |
0,58 |
0,6 |
oktanski broj |
106 |
112 |
91 - 100 |
elim znati vie:
