Что такое биоэтанол и где он используется

По мировым прогнозам через 50 лет, при нынешних темпах добычи, запасы нефти на Земле значительно сократятся. Последнее время ученые пытаются найти достойную замену добываемому топливу, и, в качестве альтернативы рассматривается и уже используется биоэтанол.

Что такое биоэтанол?

Итак, биоэтанол, это жидкое топливо, тот же самый спирт этанол, только полученный переработкой различного растительного сырья.

Основными источниками получения биоэтанола в современном мире считается сахарный тростник и зерна кукурузы.

Использование биоэтанола

Производится он прежде всего как альтернатива автомобильному топливу. Использование этанола в автомобильном транспорте имеет давнюю историю, почти такую же как сам автомобиль. А первой страной, попытавшейся полностью перевести свои автомобили на биоэтанол, стала Бразилия. Массово автомобили, работавшие исключительно на спирте т.е. биоэтаноле, появились в Бразилии в 1970-х годах. Этому были свои причины:

Во-первых, страна крупнейший в мире производитель сахарного тростника — прекрасного сырья для переработки в биоэтанол.

Во-вторых, в стране нет нефтяных месторождений, а экономика постоянно растет и развивается (на 2017 год — 9-ая в мире),

В-третьих, в стране в те годы правила военная хунта, которая из-за санкций и ради своей пропаганды, пыталась ограничить внешнее экономическое влияние на страну.

Поэтому первая серьезная попытка перевести автомобили на спиртовое топливо была вызвана политическими и диктаторскими амбициями — проживем и без вашей нефти.

Но в конце 1980-х выпуск, когда хунта стала историей, выпуск автомобилей, чьи двигатели работают на биоспирте, сократился. На 1990-е пришлась пауза, а потом о биоэтаноле вспомнили снова. Причем не только в Бразилии, но и в США. В южных штатах США прекрасно выращивается кукуруза, из которой тоже вырабатывается замечательный топливный этанол.

Соединенные штаты не испытывали недостатка в нефти, но американцев больше озаботила экологическая проблема — сократить выбросы в атмосферу выхлопных автомобильных газов. Поэтому в 2005 году США принимают «Энергетический Билль» — стимулирование выпуска биоэтанола, производство других видов биологического топлива. Производителями пшеницы и кукурузы для переработки выделили специальные субсидии.

Что представляет из себя смесь «бензин и биоэтанол»? Это автомобильное топливо маркированное буквой E. Она указывает что в смеси с бензином есть этанол (ethanol). E10 — показывает содержание этанола в бензине — 10%. E15 — 15% и так далее. E10 — стандарт для обычного автомобильного агрегата. E85 — для специального многотопливного мотора Flex-Fuel. Автомобили с таким двигателем называются Flexible-Fuel Vehicle (FFV). Они существуют очень давно. Знаменитая модель Ford-T была именно автомобилем FFV.

Биоэтанол как топливо можно использовать без смеси с бензином. Правда, в чистом виде он не встречается из-за своей гигроскопичности (способность поглощать влагу из воздуха), поэтому в нем всегда будет 3-4% воды.

Биоэтанол - заправочная станция

Смесь бензина со спиртом E85 — для американских и бразильских автомобилей. E95 — для городских автобусов. Причем оставшиеся 5% — это не бензин, а топливные присадки. В Бразилии 15,4 млн. автомобилей FFV. В США — 11 млн.

Также этот спирт почти в чистом виде применяется, к примеру, в биокаминах, популярность которых стремительно растет. Они автономны, не сложны в установке (небольшие камины можно даже ставить на стол). Они бывают маленькие, и большие — на несколько горелок, эти обычно вешаются на стену. Небольшие биокамины расходуют больше топлива, так как у них обычно отсутствует регулятор горелки. 2,5 литров этанола достаточно, чтобы пламя горело 10 часов.

Производство биоэтанола

Так как биоэтанол — продукт брожения сельхозкультур, вполне возможно его изготовление в домашних условиях. Некоторые народные умельцы еще в советские годы приспосабливали двигатели своих машин под смесь этанола с бензином. Биоспирт получали в домашних условиях, отделяя его от перебродившей массы путем кустарной перегонки.

Мировое производство биоэтанола растет. В 2005 году его произвели на $15,7 млрд. Спустя 7 лет, в 2012 году — уже на $95,2 млрд. — в 7 раз больше.

Если говорить об объемах, то в 2017 году достигнут рубеж производства в 100 млн. тонн. В 2020 году, по прогнозам, произведут 120 млн. тонн биоэтанола. Темп в мировом производстве задают Бразилия и США. Их доля в мировом производстве приходится 43% и 47% соответственно. Оставшиеся 10% приходится на остальной мир — в основном, Европу. Из всего европейского производства 34% приходится на Францию. 20% — на Германию. 13% — на Испанию.

Не только кукуруза и сахарный тростник подходят для его производства. Годится любая крахмало или сахаросодержащая культура: картофель, сахарная свекла, сорго, пшеница, маниок и т. д.

Маниок хорошо растет в Китае и Таиланде. Сахарному тростнику подходит климат Перу, островов Карибского моря, Индонезии и ряду регионов Африки южнее экватора. Причем самый высокий объем автоспирта при уборке урожая с одного гектара дает именно сахарный тростник.

Эти сельхозкультуры дают с гектара в кубических метрах следующий объем биоэтанола:

• Сахарный тростник — 3,5-5

• Сахарное сорго — 3,0-5

• Маниок — 3,5-4,5

• Сахарная свекла — 2,5-3

• Картофель — 1,2-2,7

• Кукуруза — 2,5

• Пшеница — 0,5-2

Производить биоэтанол можно и из целлюлозы, но пока не существует экономически выгодных промышленных технологий.

Способ получения биоэтанола — спиртовое брожение органики с углеводами под воздействием дрожжей и бактерий. Вместо дрожжей в промышленных технологиях теперь используют продукт биоинженерных технологий — глюкамилаз.

Результат брожения — жидкая густая смесь, в которой содержится до 15% этанола. Дальнейшая сепарация разделяет раствор на чистый этанол, барду, метанол и сивушные масла. Барда идет на корм крупному рогатому скоту.

Плюсы и минусы биоэтанола

Из плюсов главный и несомненный — этот вид биологического топлива относится к возобновляемым источникам энергии. Выбросы токсичных веществ сведены к нулю за счет использования обогащенного кислородом топлива, полностью сгорающее в автомобильном двигателе. В 2007 году американцы подсчитали, что применение биоэтанола на автотранспорте позволило в 2006 году сократить выброс парниковых газов на 8 млн. тонн.

Но продовольственная и сельскохозяйственная комиссия ОНН не жалует тенденцию производить топливный спирт из сельхозкультур. Причин несколько:

• За счет технических культур для производства биоэтанола произошло сокращение площади земель кормовых и пищевых культур. Это уже вызвало 35% рост цен на продовольствие.

• Анализ цен на мировых зерно-товарных биржах показал, что за 10 лет (2007-2017) цены на кукурузу выросли в 10 раз.

• Между тем, Бразилия, Парагвай, Аргентина и Колумбия без вреда могут выращивать технические культуры для их переработки в биоэтанол. На спиртовое топливо в Бразилии перерабатывается всего 3% сырья.

Источник ➝