الإيثانول الحيوي. هل من الممكن التحول إلى وقود جديد؟
إنتاج الإيثانول الحيوي
يتم إنتاج الإيثانول الحيوي ، مثل الديزل الحيوي ، من المواد النباتية. في كثير من الأحيان ، يتم أخذ محصولين لتصنيع الإيثانول الحيوي: الذرة وقصب السكر. على سبيل المثال ، يعتمد إنتاج الإيثانول الحيوي في الولايات المتحدة بشكل أساسي على الذرة ، في البرازيل - على قصب السكر. ومع ذلك ، يمكن أيضًا استخدام النباتات الأخرى التي تحتوي على نسبة عالية من النشا والسكريات النباتية كمواد خام: البطاطس ، وبنجر السكر ، والبطاطا الحلوة ، إلخ.
في العالم ، يتم تطوير إنتاج الإيثانول الحيوي في أمريكا. تمثل القدرات الإنتاجية للبرازيل والولايات المتحدة معًا أكثر من نصف إنتاج العالم من هذا الوقود (بتعبير أدق ، أكثر من 60٪).
الإيثانول الحيوي هو في جوهره كحول إيثيلي عادي (أو إيثانول) ، والذي يستخدم في تصنيع المشروبات الكحولية بالصيغة الكيميائية المعروفة C2H5OH. ومع ذلك ، فإن الإيثانول الحيوي غير مناسب للاستهلاك الغذائي بسبب وجود إضافات خاصة ، إضافات الوقود. بالإضافة إلى ثلاثي-بيوتيل ميثيل الأثير (MTBE) ، الذي يزيد من مقاومة تفجير الوقود الحيوي ، ويقلل من تآكل الكحولات وهو ناقل للأكسجين الإضافي المتضمن في الاحتراق ، تُضاف المواد المضافة الأخرى بكميات صغيرة إلى الإيثانول الحيوي.
العديد من التقنيات لإنتاج الإيثانول الحيوي معروفة.
- تخمير المنتجات العضوية. معروف منذ القدم وأسهل طريقة للحصول على الكحول الإيثيلي. أثناء تخمير الخميرة للخلائط المحتوية على السكر ، يتم الحصول على محلول يحتوي على كتلة من الإيثانول تبلغ حوالي 15٪. مع زيادة التركيز ، تموت بكتيريا الخميرة ، مما يؤدي إلى توقف إنتاج الكحول الإيثيلي. بعد ذلك ، يتم فصل الكحول عن المحلول بالتقطير. حاليًا ، لا يتم استخدام هذه الطريقة في الإنتاج الصناعي للإيثانول الحيوي.
- الإنتاج باستخدام الأدوية المؤتلفة. يتم سحق المواد الخام وتخمرها باستخدام الجلوكومايلاز والأميلوسوبتيلين. بعد ذلك يتم التقطير في أعمدة متسارعة مع فصل الكحول. طريقة مستخدمة على نطاق واسع للإنتاج الصناعي للإيثانول الحيوي.
- إنتاج التحلل المائي. في الواقع ، هذا هو إنتاج الكحول من المواد الخام المحتوية على السليلوز المهدرج مسبقًا عن طريق التخمير الصناعي. يتم استخدامه بشكل رئيسي في روسيا ودول ما بعد الاتحاد السوفياتي الأخرى.
حاليًا ، الإنتاج العالمي من الإيثانول الحيوي ، وفقًا لتقديرات مختلفة ، أقل إلى حد ما من 100 مليون طن سنويًا.
الإيثانول الحيوي. سعر اللتر
تعتمد تكلفة إنتاج الإيثانول الحيوي لكل 1 لتر على عدة عوامل.
- التكلفة الأولية للمواد الخام المزروعة للمعالجة.
- كفاءة المواد الخام المستخدمة (تكنولوجيا الإنتاج ونسبة الإيثانول الحيوي الناتج إلى كمية المواد الخام المعنية).
- لوجستيات الإنتاج (كلما اقتربنا من المزارع التي تحتوي على المواد الخام من شركات المعالجة ، كان الإنتاج أرخص ، لأن تكاليف النقل في حالة هذا النوع من الوقود تلعب دورًا أكثر أهمية من إنتاج البنزين البترولي).
- تكلفة الإنتاج نفسها (قابلية تصنيع المعدات ، أجور العمال ، تكاليف الطاقة).
لذلك ، تختلف تكلفة إنتاج لتر واحد من الإيثانول الحيوي في بلدان مختلفة. وهذه تكلفة هذا الوقود للتر الواحد في بعض دول العالم:
- الولايات المتحدة الأمريكية - 0,3 دولار ؛
- البرازيل - 0,2 دولار ؛
- بشكل عام للمصنعين الأوروبيين - حوالي 0,5 دولار ؛
للمقارنة ، يبلغ متوسط تكلفة إنتاج البنزين حوالي 0,5 دولار إلى 0,8 دولار للتر الواحد ، إذا لم تأخذ في الاعتبار الدول المصدرة للنفط الخام مثل المملكة العربية السعودية أو فنزويلا ، حيث يكلف لتر البنزين أقل من لتر من الماء.
الإيثانول الحيوي E85
ربما تحتل العلامة التجارية E85 نصيب الأسد بين جميع أنواع الوقود المحتوي على الإيثانول الحيوي. هذا النوع من الوقود 85٪ إيثانول حيوي و 15٪ بنزين بترول عادي.
هذه الأنواع من الوقود مناسبة فقط للمركبات المصممة خصيصًا والقادرة على العمل بالوقود الحيوي. عادة ما يتم تصنيفها على أنها سيارات ذات وقود مرن.
يتم توزيع الإيثانول الحيوي E85 على نطاق واسع في البرازيل ، كما يوجد أيضًا في الولايات المتحدة. في أوروبا وآسيا ، تعتبر الدرجات E5 و E7 و E10 أكثر شيوعًا مع محتوى إيثانول حيوي بنسبة 5 و 7 و 10 في المائة على التوالي. يتم تخصيص باقي الحجم في مخاليط الوقود هذه تقليديًا للبنزين العادي. في الآونة الأخيرة أيضًا ، اكتسب وقود E40 الذي يحتوي على نسبة 40 ٪ من الإيثانول الحيوي شعبية.
//www.youtube.com/watch؟v=NbHaM5IReEo
مزايا وعيوب البيوإيثانول
لنلقِ نظرة على فوائد الإيثانول الحيوي أولاً.
- رخص نسبي للإنتاج. بشرط ألا تمتلك الشركة المصنعة في البلد احتياطياتها النفطية الوفيرة ، وأن صناعة المحاصيل قد تم تطويرها. على سبيل المثال ، البرازيل ، التي لديها القليل من احتياطيات النفط الخاصة بها على مستوى البلاد ، ولكنها طورت الزراعة ومناخًا ملائمًا ، من المربح أكثر بكثير إنتاج الوقود الذي يعتمد على الإيثانول الحيوي.
- الود البيئي للعادم. ينبعث الإيثانول الحيوي النقي الماء وثاني أكسيد الكربون فقط عند الاحتراق. لا تنبعث الهيدروكربونات الثقيلة وجزيئات السخام وأول أكسيد الكربون والمكونات المحتوية على الكبريت والفوسفور في الغلاف الجوي عندما يعمل المحرك بالإيثانول الحيوي. وفقًا لتقييم شامل (مع الأخذ في الاعتبار جميع المعلمات التي تم تقييمها وفقًا لمعيار EURO) ، تبين أن نقاء غازات العادم أعلى بمقدار 8 مرات بالنسبة للمحركات التي تعمل على الإيثانول الحيوي.
- التجديد. إذا كانت احتياطيات النفط محدودة (حقيقة مثبتة اليوم: النظريات حول الطبيعة المتجددة للنفط كانبعاثات من أحشاء الأرض مرفوضة من قبل المجتمع العلمي العالمي) ، فإن إنتاج الإيثانول الحيوي يعتمد فقط على محصول المزارع.
- انخفاض استهلاك الوقود. في المتوسط ، عند القيادة باستخدام الإيثانول الحيوي ، مع نظام وقود مهيأ بشكل صحيح ، يتم توفير ما يصل إلى 15٪ من الوقود بنسبة حجم. تقليديًا ، بدلاً من 10 لترات من البنزين ، ستستخدم السيارة 100 لترًا فقط من الإيثانول الحيوي لكل 8,5 كيلومتر.
إن مساوئ هذا النوع من الوقود ، خاصة فيما يتعلق بأسطول المركبات الحالي ، كبيرة حاليًا.
- الاستهلاك المفرط للإيثانول الحيوي في السيارة التي لا تحتوي فيها وحدة التحكم الإلكترونية على إعدادات للعمل على الوقود الحيوي. وبشكل عام ، غالبًا ما تكون هناك كفاءة منخفضة لمحرك غير مصمم للوقود النباتي. الحقيقة هي أن كثافة الطاقة ونسبة الحجم المطلوبة للهواء والوقود في الإيثانول الحيوي تختلف عن البنزين. هذا يؤدي إلى تشغيل غير مستقر للمحرك.
- إتلاف الأختام المطاطية والبلاستيكية. لا يمكن لخصائص المطاط والبلاستيك التي تسمح لهذه المواد أن تكون محايدة تقريبًا فيما يتعلق بحاملات الطاقة البترولية أن توفر مقاومة كيميائية للإيثانول. والأختام ، التي يمكن أن تصمد أمام التفاعل مع البنزين لعقود ، يتم تدميرها في غضون أشهر من خلال الاتصال المستمر بالكحول.
- عطل سريع لمحرك غير مصمم للقيادة باستخدام الإيثانول الحيوي. نتيجة النقطتين السابقتين.
بناءً على ما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن الإيثانول الحيوي سيكون بديلاً ممتازًا للبنزين التقليدي إذا كانت السيارة مصممة لهذا النوع من الوقود.
