Efektywność energetyczna produkcji etanolu

Jakiś czas temu napisałem o wskaźniku EROEI, który określa efektywność energetyczną produkcji różnych paliw. Dziś przedstawię, jak wygląda ten wskaźnik na przykładzie jednej konkretnej instalacji produkującej w Polsce etanol.

A wynosi on dla samego procesu przeróbki kukurydzy na etanol 1,55, czyli wkładając 100 kWh energii w proces produkcji etanolu otrzymujemy 155 kWh energii w formie wartości opałowej czystego alkoholu etylowego. Tak naprawdę, to produkowany jest spirytus o zawartości alkoholu tylko 92%, usunięcie reszty wody zużywałoby jeszcze dodatkową porcję energii. A zatem wskaźnik ten byłby niższy. Czytaj dalej…

E-Fuel Micro Fueler, czyli domowa stacja bioetanolowa

Od dawna fascynuje mnie koncepcja życia w sposób niezależny od dostaw energii z zewnątrz. Oprócz odłączenia się od sieci elektroenergetycznej (czyli budowy domu autonomicznego) chciałbym też zapomnieć o konieczności kupowania paliwa na stacji benzynowej. Jednym z pomysłów jest produkcja gazu drzewnego, myślałem też o produkcji biodiesla — a dziś wpadłem na świetne urządzenie do produkcji bioetanolu. Mam samochód benzynowy, który na biodieslu nie pojedzie — a na bioetanolu może już da radę? Czytaj dalej…

Alkohol etylowy (etanol)

Alkohol etylowy lub etanol to związek organiczny, z grupy alkoholi o wzorze C2H5OH. W temperaturze pokojowej ma postać bezbarwnej cieczy o charakterystycznej woni i piekącym smaku. Jest palny, pali się słabo widocznym płomieniem.

Poniższa lista przedstawia niektóre istotne parametry etanolu:

  • temperatura topnienia: -114,2°C,
  • temperatura wrzenia: 78,3°C,
  • gęstość: 0,7893 g/cm3 (dotyczy etanolu absolutnego),
  • wartość opałowa: 21,2 MJ/l, 26,8 MJ/kg,
  • liczba oktanowa: 108,6 .

W praktyce etanol absolutny, tj. etanol w stężeniu 100% wykorzystywany jest rzadko. Najpopularniejszą formą stosowania alkoholu etylowego jest spirytus, który stanowi mieszanina etanolu (95,6%) z wodą.

Produkcja etanolu (alkoholu etylowego)

Do celów spożywczych etanol otrzymywany jest w procesie fermentacji cukrowej, czyli beztlenowego procesu rozkładu węglowodanów pod wpływem enzymów wytwarzanych przez drożdże. Oprócz alkoholu etylowego, wskutek tego procesu wytwarza się również dwutlenek węgla. Ponieważ drożdże giną przy stężeniu etanolu 14-25% (zależnie od gatunku), wyższe stężenia alkoholu otrzymuje się w procesie destylacji (dzięki różnicy w temperaturze parowania etanolu i wody).

Górną granicą stężenia etanolu, które można otrzymać za pomocą destylacji, jest spirytus 95,6%. Etanol absolutny można otrzymać jedynie za pomocą innych zabiegów, np. z wykorzystaniem sit molekularnych.

Źródłem węglowodanów (cukrów) do fermentacji są zwykle zboża (pszenica, kukurydza, jęczmień), ziemniaki, lub owoce (winogrona, jabłka), trzcina cukrowa lub buraki cukrowe, albo pozostałości z ich przerobu (np. melasa). Alkohol do celów innych niż spożywcze można wytwarzać ze znacznie szerszej listy składników.

Alkohol otrzymywany z biodegradowalnych surowców określa się często mianem bioalkoholu lub bioetanolu.

W celach przemysłowych wytwarza się alkohol etylowy w zupełnie inny sposób. Jednym z podstawowych sposobów jest uwodnienie etylenu w obecności kwasu fosforowego jako katalizatora. Inną metodą jest synteza Fischera-Tropscha, w której surowcem do produkcji jest gaz syntezowy. Te metody są tańsze od fermentacji i destylacji, prowadzą też do wytworzenia czystszego chemicznie etanolu. Mimo to, w wielu miejscach na świecie nie wolno wykorzystywać etanolu otrzymanego w ten sposób do celów spożywczych.

Koszt produkcji litra etanolu jest rzędu 0,5 €. Cena alkoholu na rynku w większości składa się z przeróżnych podatków nałożonych na jego producentów i sprzedawców. Bilans energetyczny produkcji etanolu (EROEI) nie jest jednak zbyt korzystny.

Zastosowania etanolu

Ponieważ alkohol etylowy jest tani w produkcji i dość przyjazny dla środowiska, powszechnie wykorzystuje się go jako rozpuszczalnik.

Oprócz tego, co jest najbardziej interesujące z punktu widzenia tej strony i jej czytelników, można stosować etanol jako paliwo do silników spalinowych.