Біоетанол отримують із самої різної сировини - від зерна і картоплі до стебел кукурудзи і деревини.
Крім дизельного палива на «біо-АЗС» автомобіль можна заправити сумішшю бензину з етанолом Е10 або альтернативним паливом Е85.
Паливним біоетанолом Е85 заправляють вже і дорогі автомобілі.
<
>
БЕНЗИН І ЕТАНОЛ
Передові технології дозволили створити альтернативні види автомобільного палива, які поновлювані, повністю згоряють і більш надійні, ніж традиційний бензин. Це перш за все біоетанол - етиловий спирт (С2Н5ОН). Його отримують шляхом бродіння практично будь-якої речовини, що містить крохмаль або цукор, - зерна, картоплі, цукрового очерету, топінамбура, інших сільськогосподарських рослин, відходів виробництва харчових продуктів та напоїв. Дослідження виявили можливість виробляти біоетанол також з целюлози, яка міститься в деревині, в стеблах кукурудзи, рисовому лушпинні та просі. Виробництво біоетанолу здатне в значній мірі стимулювати сільськогосподарське виробництво, економіку і поліпшити стан навколишнього середовища.
Сьогодні багато фермерів в західних країнах інвестують кошти в будівництво підприємств з виробництва етилового спирту, підвищують ціни на зерно, беруть участь у розподілі прибутку. Застосування етанолу вельми вигідно ще в одному відношенні: спалювання спирту дозволяє отримати на 34 відсотки більше електроенергії, ніж було витрачено на його виготовлення. З кубометра переробленої зерна виходить 270-290 л чистого (абсолютизації) етанолу поряд з деякими цінними побічними продуктами.
У більшості випадків застосовують не чистий біоетанол, а в суміші з бензином для підвищення його октанового числа і зниження токсичності відпрацьованих газів. Існують два основних способи використання біоетанолу в якості компонента автомобільного палива.
1. У вигляді суміші 10 об'ємних відсотків етанолу з 90 відсотками неетильованого бензину. У США вона отримала назву «газохол» або неетильованого паливо НЕЮ і широко застосовується при експлуатації автомобіля протягом усього гарантійного терміну. Паливо НЕЮ можна використовувати і в двигунах малого обсягу: в газонокосарках, човнових моторах, бензопилах, машинках для стрижки газонів і тому подібних пристроях. В результаті застосування НЕЮ знижується на 6 відсотків споживання нафтопродуктів; на 1 - викид парникових газів; на 3 - використання викопного палива.
Однак, хоча паливо Е10 і дозволяє зменшити викид забруднюючих речовин в навколишнє середовище, як альтернативне паливо його не розглядають.
2. В якості основного компонента палива - суміші 85 відсотків етанолу з 15 відсотками неетильованого бензину, яку в США випускають під маркою E85.
Автомобільні компанії швидко збільшують кількість транспортних засобів, що працюють на Е85 - flexible-fuel vehicles (FFV), тобто «автомобілі з універсальним споживанням палива» (АУПТ). Автоматизовані системи подачі палива дозволяють регулювати обсяги змішуються продуктів, так що можна спочатку заправитися паливом НЕЮ, а в наступний раз без проблем використовувати E85 або традиційний бензин. Паливо E85, а також висококонцентровані суміші E95 (95 відсотків етанолу і 5 бензину) вважаються альтернативними паливами. Етанол, доданий в бензин, сприяє його повному згорянню.
В результаті використання E85 і Е95 зменшується споживання нафтопродуктів на 73-75 і 85-88 відсотків відповідно, на 14-19 і 19-25 - викид парникових газів; на 34-35 і 42-44 відсотка - використання викопного палива.
Перший бензин з домішкою біоетанолу НЕЮ з'явився на ринку в 1970-х роках, а суміш E-85 - в середині 1990-х років.
Вихлопні гази автомобілів І ЗДОРОВ'Я ЛЮДИНИ
Використання автомобільного палива з повним згорянням типу біоетанолу та його сумішей - один із шляхів поліпшення екологічної обстановки: повітря великих міст забруднюють в основному транспортні вихлопи. У продуктах згоряння бензину міститься безліч небезпечних і шкідливих для здоров'я речовин.
Вуглеводні (СН). Нафта і бензин - це суміш більш 250 різних вуглеводнів. Багато з них токсичні, деякі канцерогенні (викликають ракові захворювання). Вуглеводні потрапляють в атмосферу при переливу палива з цистерн і ємностей, заправці паливних баків, при неповному згорянні палива, змішуючись з вихлопними газами. Транспортні засоби виділяють до 50 відсотків від загальних викидів вуглеводнів в атмосферу. А при згорянні біоетанолу (спирту) викиду вуглеводнів не відбувається: C2H5OH + 3O2 = 2C02 ↑ + 3H2O. Вуглекислий газ CO2 поглинається рослинами. На відміну від спалювання викопного палива, де витрачається накопичений протягом мільйонів років вуглець, використання етанолу замикає вуглецевий цикл.
Озон (O3, фотохімічний зміг) утворюється в повітрі при взаємодії вуглеводнів з оксидами азоту на сонячному світлі. У безвітряну погоду жарким літом зміг створює коричневу серпанок в нижніх шарах атмосфери. Це небезпечно: високий рівень навколоземного озону викликає у людей респіраторну недостатність, шкідливий для рослинності, але не затримує шкідливий сонячний ультрафіолет, оскільки його щільність все-таки нижче, ніж в озоновому шарі Землі. Відзначено також зв'язок озонового забруднення зі збільшенням кількості респіраторних захворювань. Але дослідження, проведені в США, показали, що згоряння сумішей бензину з біоетанолом і чистого бензину дає приблизно однакову кількість озону. Це пов'язано з високою летючість суміші, що випаровується при більш низьких температурах.
Альдегіди (R-COH, де R або H, тоді це формальдегід, HCOH, найбільш отруйна і небезпечна речовина, або CnH2n + 1, де n = 1, 2, 3; важчі альдегіди в двигуні практично не утворюються) - продукти згоряння етанолових сумішей, концентрація яких трохи вище, ніж при використанні чистого бензину, але все одно невелика і, крім того, зменшується завдяки застосуванню трьохканальний каталітичних конвертерів, що стоять на сучасних автомобілях. Королівське товариство Канади назвало ймовірність їх негативного впливу на здоров'я людини «віддаленій».
Монооксид вуглецю (СО, чадний газ) - отруйний газ. Він утворюється при неповному згорянні нафтових палив, які містять в молекулярній структурі кисень. Його виділяється особливо багато, коли в двигун подають надмірна кількість палива, щоб, наприклад, завести його на холоді. Тому автомобілі, що працюють при низьких температурах (а також при гальмуванні в пробках і подальший рух транспортного потоку в зимову пору року), виділяють значні кількості монооксиду вуглецю. За оцінкою Міністерства енергетики США, 82 відсотки чадного газу, 43 відсотки хімічно активних органічних газів (провісники освіти озону) і 57 відсотків оксидів азоту в містах виділяються саме з транспортного палива на нафтовій основі. При додаванні біоетанолу, що містить кисень, паливо згоряє повніше і вміст СО зменшується приблизно на третину.
Діоксид вуглецю (СО2) - вуглекислий газ, продукт згоряння будь-якого палива; він нетоксичний, але сприяє виникненню парникового ефекту і глобального потепління. Застосування біоетанолу не призводить до суттєвого підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері.
Оксиди азоту (NOx) утворюються при високих температурах. Вони впливають на освіту навколоземного озону (фотохімічний зміг). Добавка біоетанолу в бензин знижує температуру згоряння паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна, в результаті чого скорочуються викиди оксидів азоту, а також деяких небажаних компонентів бензину. Ряд досліджень показують, що застосування паливних сумішей з етанолом може незначно збільшити викиди оксидів азоту при експлуатації автомобілів в екстремальних умовах.
ІНШІ біодобавки до бензину
Метанол, метиловий, або деревний, спирт (CH3OH), виробляють з природного газу або вугілля. Це дуже отруйна і висококоррозійное речовина, більш летюча, ніж етанол; воно сильніше руйнує пластмасові та гумові деталі системи подачі палива.
Етил-трет-бутиловий (ЕТБЕ, (CH3) 3COCH3) і метил-трет-бутиловий (МТБЕ, (CH3) 3COC2H5) ефіри - високооктанові нізколетучіе компоненти кисневмісного палива; їх можна отримати при взаємодії відповідно етанолу або метанолу з ізобутіленом CH2: C (CH3) 2. Дозволено додавати в неетилований бензин: МТБЕ - в кількості, що не перевищує 15 відсотків, ЕТБЕ - до 17 відсотків.
Багато автомобільні компанії не поширюють гарантійні зобов'язання на автомобілі при використанні палив на основі метанолу через шкідливого впливу на матеріали, але схвалюють застосування етанолу. Одночасно в усьому світі (в США з 2006 року) вводять обмеження на споживання MTБЕ через забруднення їм водних ресурсів при розливі і витоку. Попутно досліджували поведінку в природі інших видів добавок до бензину, включаючи етанол в високих концентраціях. Так як етанол повністю розчиняється у воді, його у великих кількостях можна виявити в грунтових водах, де він стає основним розчинним забруднювачем. Сорбція, випаровування і абиотическое розкладання його концентрацію знижують слабо. Тому поведінку і пересування етанолу та інших бензинових оксигенатів в підземних водоносних шарах обумовлено перш за все їх біологічним розкладанням.
Чим сильніше розгалужена молекулярна ланцюг речовини, тим повільніше воно розкладається. Розгалужені кислородсодержащие органічні сполуки, включаючи MTБЕ, довго зберігаються і накопичуються в середовищі. А молекула етанолу проста, мікроорганізми розщеплюють її швидко. Беруть участь в метаболізмі етанолу мікроби поширені всюди і активно споживають етанол як в аеробних, так і в анаеробних умовах.
Паливний біоетанол щодо доріг, але у нього велике майбутнє, оскільки він екологічно чистий, а за державної підтримки зможе конкурувати за вартістю з бензином. Автомобільне паливо з біоетанолом все впевненіше займає лідируючі позиції у всьому світі.
література
Капустін В. М., Глаголєва О. Ф. та ін. Технологія переробки нафти. ч. I.-М .: Колос, 2005.
Sedlacek D. Ethanol, a Renewable Fuel // Renewable Fuels Association, 2002.
Wang M., Saricks C. and Santini D. Effects of Fuel Ethanol Use on Fuel-Cycle Energy and Greenhouse Gas Emissions // ANL / ESD-38. Center for Transportation Research, Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, January 1999.
Ambient Ozone Exposure and Emergency Hospital Admissions for Respiratory Problems in 13 US Cities // Harvard University, School of Public Health, for the American Lung Association, June тисячі дев'ятсот дев'яносто шість.
Low-Level Ethanol Fuel Blends // DOE / GO-102005-2028, April 2005.
Urbanchuk JM Relief: Impact of an Ethanol Mandate on Retail Level Gasoline Prices in Ontario. July 12, 2004.
A Comparison of California Reformulated Gasoline to Federal Reformulated Gasoline // Downstream Alternatives Inc., Informational Document № 970401, April 1997, 4 p.