Etanol sinh học. Có thể chuyển sang nhiên liệu mới không?
nội dung
Sản xuất cồn sinh học
Ethanol sinh học, giống như dầu diesel sinh học, được sản xuất từ nguyên liệu thực vật. Thông thường hơn những loại khác, hai loại cây được sử dụng để sản xuất cồn sinh học: ngô và mía. Ví dụ, sản xuất cồn sinh học ở Hoa Kỳ chủ yếu dựa trên ngô, ở Brazil - trên cây mía. Tuy nhiên, các loại thực vật khác có hàm lượng tinh bột và đường thực vật cao cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu: khoai tây, củ cải đường, khoai lang, v.v.
Trên thế giới, sản xuất cồn sinh học phát triển nhất ở Mỹ. Năng lực sản xuất của Brazil và Hoa Kỳ cùng chiếm hơn một nửa (chính xác hơn là hơn 60%) sản lượng nhiên liệu này của thế giới.
Về cơ bản, cồn sinh học là rượu etylic thông thường (hoặc etanol), được sử dụng trong sản xuất đồ uống có cồn với công thức hóa học nổi tiếng C2H5Ồ. Tuy nhiên, cồn sinh học không thích hợp dùng làm thực phẩm do có chứa các chất phụ gia đặc biệt, phụ gia nhiên liệu. Ngoài tert-butyl metyl ete (MTBE), làm tăng khả năng chống kích nổ của nhiên liệu sinh học, giảm tính ăn mòn của rượu và là chất mang oxy bổ sung tham gia vào quá trình đốt cháy, một lượng nhỏ các chất phụ gia khác được thêm vào cồn sinh học.
Một số công nghệ sản xuất cồn sinh học đã được biết đến.
- Lên men các sản phẩm hữu cơ. Được biết đến từ xa xưa và là phương pháp thu nhận rượu etylic đơn giản nhất. Trong quá trình lên men hỗn hợp chứa đường, ta thu được dung dịch có khối lượng etanol khoảng 15%. Với sự gia tăng nồng độ, vi khuẩn nấm men chết, dẫn đến việc ngừng sản xuất rượu etylic. Sau đó, rượu được tách ra khỏi dung dịch bằng cách chưng cất. Hiện nay, phương pháp này không được sử dụng trong công nghiệp sản xuất cồn sinh học.
- Sản xuất sử dụng thuốc tái tổ hợp. Nguyên liệu thô được nghiền nát và lên men với glucoamylase và amylosubtilin. Sau đó, quá trình chưng cất được thực hiện trong các cột gia tốc cùng với việc tách rượu. Một phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất cồn sinh học trong công nghiệp.
- sản xuất thủy phân. Thực chất đây là quá trình sản xuất rượu từ nguyên liệu chứa xenluloza đã được thủy phân trước bằng phương pháp lên men công nghiệp. Nó được sử dụng chủ yếu ở Nga và các nước hậu Xô Viết khác.
Hiện nay, theo nhiều ước tính, sản lượng cồn sinh học trên thế giới đang thiếu hụt khoảng 100 triệu tấn mỗi năm.
Etanol sinh học. Giá mỗi lít
Chi phí sản xuất cồn sinh học trên 1 lít phụ thuộc vào một số yếu tố.
- Chi phí ban đầu của nguyên liệu thô được trồng để chế biến.
- Hiệu suất của nguyên liệu thô được sử dụng (công nghệ sản xuất và tỷ lệ cồn sinh học thu được với lượng nguyên liệu thô tham gia).
- Hậu cần sản xuất (càng gần đồn điền có nguyên liệu là xí nghiệp chế biến thì sản xuất càng rẻ, do chi phí vận chuyển trong trường hợp loại nhiên liệu này đóng vai trò quan trọng hơn so với sản xuất xăng dầu).
- Chi phí sản xuất chính nó (khả năng sản xuất của thiết bị, thù lao của người lao động, chi phí năng lượng).
Do đó, ở các quốc gia khác nhau, giá thành sản xuất 1 lít cồn sinh học khác nhau. Dưới đây là chi phí của loại nhiên liệu này trên mỗi lít ở một số quốc gia trên thế giới:
- Hoa Kỳ - $ 0,3;
- Brazil - 0,2 đô la;
- nói chung cho các nhà sản xuất châu Âu - khoảng $ 0,5;
Để so sánh, chi phí sản xuất xăng trung bình vào khoảng 0,5 đến 0,8 USD mỗi lít, nếu bạn không tính đến các nước xuất khẩu dầu thô như Ả Rập Xê-út hay Venezuela, nơi một lít xăng có giá thấp hơn một lít nước.
Etanol sinh học E85
Có lẽ thị phần lớn trong số các loại nhiên liệu có chứa cồn sinh học là do nhãn hiệu E85 chiếm giữ. Loại nhiên liệu này có 85% cồn sinh học và 15% xăng dầu thông thường.
Các loại nhiên liệu này chỉ thích hợp cho các loại xe được thiết kế đặc biệt có khả năng chạy bằng nhiên liệu sinh học. Chúng thường được dán nhãn là xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt.
Bioethanol E85 được phân phối rộng rãi ở Brazil, và cũng được tìm thấy ở Hoa Kỳ. Ở Châu Âu và Châu Á, các loại E5, E7 và E10 phổ biến hơn với hàm lượng cồn sinh học lần lượt là 5, 7 và 10%. Phần còn lại của thể tích trong các hỗn hợp nhiên liệu này theo truyền thống được phân bổ cho xăng thông thường. Cũng gần đây, nhiên liệu E40 với 40% hàm lượng cồn sinh học đang trở nên phổ biến.
//www.youtube.com/watch?v=NbHaM5IReEo
Ưu nhược điểm của cồn sinh học
Trước tiên chúng ta hãy xem xét những lợi ích của cồn sinh học.
- Mức độ rẻ tương đối của sản xuất. Điều này có nghĩa là nhà sản xuất quốc gia không có trữ lượng dầu mỏ dồi dào, và ngành trồng trọt được phát triển. Ví dụ, Brazil, quốc gia có ít trữ lượng dầu mỏ trên toàn quốc, nhưng có nền nông nghiệp phát triển và khí hậu thuận lợi, nên sản xuất nhiên liệu dựa trên cồn sinh học sẽ có lợi hơn nhiều.
- Thân thiện với môi trường của khí thải. Ethanol sinh học tinh khiết chỉ thải ra nước và khí cacbonic khi đốt cháy. Không có hydrocacbon nặng, hạt muội, carbon monoxide, các thành phần chứa lưu huỳnh và phốt pho được thải vào khí quyển khi động cơ chạy bằng cồn sinh học. Theo đánh giá toàn diện (có tính đến tất cả các thông số được đánh giá theo tiêu chuẩn EURO), độ tinh khiết của khí thải đối với động cơ chạy bằng cồn sinh học cao hơn 8 lần.
- Khả năng tái tạo. Nếu trữ lượng dầu là hữu hạn (một thực tế đã được chứng minh ngày nay: các lý thuyết về bản chất tái sinh của dầu khi phát thải từ ruột Trái đất bị giới khoa học thế giới bác bỏ), thì việc sản xuất cồn sinh học chỉ phụ thuộc vào sản lượng rừng trồng.
- Mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn. Trung bình, khi lái xe bằng cồn sinh học, với một hệ thống nhiên liệu được cấu hình phù hợp, có thể tiết kiệm tới 15% nhiên liệu trong một tỷ lệ thể tích. Thông thường, thay vì 10 lít xăng, một chiếc ô tô sẽ chỉ sử dụng 100 lít cồn sinh học cho 8,5 km.
Những nhược điểm của loại nhiên liệu này, đặc biệt là liên quan đến đội xe hiện có là rất lớn.
- Tiêu thụ quá nhiều cồn sinh học trong ô tô mà ECU không có cài đặt để làm việc với nhiên liệu sinh học. Và nói chung, thường có hiệu suất thấp của động cơ không được thiết kế cho nhiên liệu thực vật. Thực tế là mật độ năng lượng và tỷ lệ thể tích cần thiết của không khí và nhiên liệu trong cồn sinh học khác với xăng. Dẫn đến động cơ hoạt động không ổn định.
- Phá hủy các con dấu cao su và nhựa. Các đặc tính của cao su và nhựa cho phép các vật liệu này gần như trung tính đối với chất mang năng lượng dầu mỏ không thể cung cấp khả năng chống hóa chất đối với etanol. Và các con dấu, có thể chịu được tương tác với xăng trong nhiều thập kỷ, sẽ bị phá hủy trong vài tháng do tiếp xúc liên tục với cồn.
- Nhanh hỏng động cơ không được thiết kế để chạy bằng cồn sinh học. Như một hệ quả của hai điểm trước đó.
Dựa trên những điều đã đề cập ở trên, chúng ta có thể kết luận rằng cồn sinh học sẽ là một giải pháp thay thế tuyệt vời cho xăng thông thường nếu chiếc xe được thiết kế cho loại nhiên liệu này.
