Bioetanol: životaschopné biologické palivo?

Hledání alternativ k fosilním palivům pro dopravní prostředky stále pokračuje. Jedna z nich - etanol - se těší dlouhé historii. Může být vyráběn z mnoha zdrojů, včetně cukrů a škrobů pocházejících z plodin, jako například cukrová třtina, kukuřice a pšenice. Ken Gilbert v tomto článku z řady přehledů paliv a jejich implikací pro energii, zemědělství a hnojiva hodnotí vyhlídky pro etanol.

Hledání alternativ k fosilním palivům pro dopravní prostředky stále pokračuje. Jedna z nich - etanol - se těší dlouhé historii. Může být vyráběn z mnoha zdrojů, včetně cukrů a škrobů pocházejících z plodin, jako například cukrová třtina, kukuřice a pšenice. Ken Gilbert v tomto článku z řady přehledů paliv a jejich implikací pro energii, zemědělství a hnojiva hodnotí vyhlídky pro etanol.

Brazílie získává významný podíl své potřeby pohonných hmot z etanolu pocházejícího primárně ze zemědělství.

Dlouho panoval názor, že obyvatelé arabské Peninsuly poprvé připravovali alkohol asi tak před asi 8 000 lety. Nyní existují doklady, že obyvatelé oblasti, nyní Číny, mohli vynalézt alkohol o 1000 let dříve. Analýza 9000 let starých hrnčířských střepů nalezených v provincii Henan ukázala přítomnost prekurzorů alkoholu v suchém rostlinném materiálu na dně nádob. Výzkumníci spekulovali, že alkohol mohl mít kulturní, lékařský a náboženský význam.

Od jeho vynálezu jsou vyráběna obrovská množství etanolu pro lidskou spotřebu, většinou ve formě roztoku ředěném ve vodě. Je také používán po mnoho staletí spolu s živočišnými a rostlinnými oleji, jako palivo pro vaření a topení a jako lampový olej. Hlavními milníky v jeho používání jako pohonné látky pro dopravní prostředky jsou tato fakta:

* Předtím než přišel okolo roku 1900 na scénu benzin, byl etanol používán v prvních automobilech (vozidla bez koňského potahu) v Evropě a ve Spojených státech.

* Henry Ford zavedl Model T v roce 1908. Mohl jezdit na etanol nebo na benzin.

* Od začátku 20tých let 20tého století byly ve světě široce používány směsi benzinu a alkoholu. Některé země včetně Brazílie, Francie a Německa nařídily používání etanolu ve směsích s benzínem v polovině 20tých let 20tého století.

* Etanol zůstal v Evropě vážným konkurentem benzinu až do konce 30tých let minulého století.

* Energetická krize v roce 1973 zvedla cenu benzinu nad cenu etanolu a od poloviny 80 tých let 20tého století jsou miliardy galonů etanolu ročně prodávány po celém světě jako palivo pro automobily.

* Etanol byl přidáván od roku 1998 do paliv pro automobily zvláště proto, aby snižoval znečištění ovzduší.

* V roce 2003 začala být široce používaná látka MTBE (metyl tert-butyl éter) nahrazována etanolem, nejdříve v Kalifornii a pak v jiných státech USA.

Hlavní palivové alkoholy jsou etanol a metanol. První pochází z různých plodin jako například cukrová třtina, cukrovka, kukuřice a brambory a druhý z pyrolýzy mnoha organických materiálů a eukalyptu. Oba alkoholy mohou být také vyráběny jako petrochemikálie. Zatímco bioetanol je mnohem významnější než syntetický etanol, v případě metanolu platí opak. Metanol je hlavní syntetickou chemikálií se světovým objemem výroby přesahujícím 34 milionů t/a. Navíc metanol je surovinou pro výrobu MTBE. Světový objem výroby MTBE v roce 2001 přesáhl 24 milionů t/a a ve Spojených státech se blíží 10 milionům t/a MTBE. Na MTBE bylo přeměněno okolo 28 % metanolu vyrobeného v roce 2001.

Kromě MTBE jsou jako palivová aditiva používány dva jiné étery. Jsou to TAME (terciát-amyl-metyléter) a EBTE (etyl-terciát-butyléter). První je vyráběn z metanolu a izo-amylénů a druhý z kombinace etanolu a izo-amylénů. TAME a ETBE mají stejný obsah kyslíku - 15,7 % zatímco MTBE má 18,2 %. Oktanová čísla těchto tří výrobků jsou podobná.

Metanol jako palivo má tu nevýhodu, že je toxický a těkavější než etanol a má vyšší riziko vznícení a výbuchů. Velká pozornost je věnována biometanolu (například v Rusku a Brazílii), ale ten se nestal významnou alternativou k benzinu pocházejícího z ropy a proto dále není v tomto článku.brán v úvahu.

Definice a vlastnosti

Etanol (etylakohol, C2H5OH) je primárně alkohol obsahující 52,14 % uhlíku, 13,13 % vodíku a 34,73 % kyslíku. 100 %ní výrobek je znám jako absolutní alkohol. Je rozpustný ve vodě ve všech podílech. Spaluje se čistě na oxid uhličitý a vodu. Etanol produkuje 11,920 Btu/pound (26,279 milionů Btu/tunu), zatímco motorový benzin produkuje okolo 20,300 Btu/pound (44,754 milionů Btu/tunu) (BTU – british thermal unit – britská tepelná jednotka). Etanol má vyšší oktanové číslo než běžný benzin a z tohoto důvodu nemůže být čistý etanol používán v nemodifikovaných motorech. Čistý etanol také narušuje některé pryže a plasty. Tyto problémy jsou překonány, jestliže je 10 – 30 % etanol smíchán s benzinem. Směs obsahující aspoň 10 % etanolu je známá jako gazohol. Obvyklá palivová směs známá jako „E 15“ obsahuje 85 % benzinu a 15 % etanolu. Motory mohou být modifikovány tak, aby používaly čistý etanol zvětšením vstřiků do karburátoru o cca 50 % a instalováním systému, který vstřikuje poněkud ohřátý etanol do karburátoru, aby se vyřešil problém studeného startování.

Tato konverze směsi etanolu a vody na alkohol vhodný pro použití jako paliva promotory (tj. v podstatě bez vody) je obtížné, protože jednoduchá destilace nemůže být použita k oddělení těchto dvou složek směsi.

(pokračování 2. 9. 2005 – Plodiny pro výrobu etanolu)

Fertilizer International, 2005, č. 406, s. 47 - 56