3. Bioetanol. Posibilitǎţi de utilizare Astǎzi, sectorul transport la nivel mondial este aproape în întregime dependent de combustbilii pe bazǎ de petrol. Acesta este responsabil pentru 60% din consumul de combutibil din lume. În plus , sectorul de transport este responsabil pentru emisia a mai mult de 70% din monoxidul de carbon la nivel mondial (CO) şi 19% din emisiile de CO 2 la nivel mondial. În întreaga lume au existat 806 milioane de autoturisme şi camioane uşoare în 2007. Aceste cifre sunt estimate sǎ creascǎ pânǎ la 1,3 miliarde pânǎ în 2030 şi la 2 miliarde de vehicule pânǎ în 2050. 2050. Aceastǎ creştere a numǎrului de autovehicule va afecta stabilitatea ecosistemelor şi a climei globale precum şi a rezervelor mondiale de petrol. petrol. Creşterea Creşterea dramaticǎ dramaticǎ a preţului preţului petrolului, petrolului, natura natura finitǎ a combustibil combustibililor ilor fosili, creşterea în ceea ce priveşte impactul asupra mediului, în special legate de emisiile gazelor cu efect de serǎ (GHG), şi motive de sǎnǎtate şi siguranţǎ, forţeazǎ cǎutarea de noi surse de energie şi modalitǎţi alternative pentru o energie mondialǎ utilizatǎ la autovehicu autovehicule. le. Un combustibil combustibil alternativ alternativ trebuie trebuie sǎ fie competitiv competitiv din punct punct de vedere tehnic tehnic şi econo economic mic,, accept acceptabi abill ecolo ecologic gic şi uşor uşor acces accesibil. ibil. Nu Numer meroas oasee potenţ potenţiale iale de combus combustibi tibili li alterna alternativi tivi au fost fost
propus propuse, e, inclus inclusiv iv bioeta bioetanol nol , biodie biodiesel sel,, me metan tanol, ol,
hidrogen, gaze naturale, gaz petrol lichefiat (GPL) , combustibil Fischer- Tropsh , seri-p, electricitate şi energie solarǎ. Biocombus Biocombustibilii tibilii includ bioetanol, biometan, uleiuri uleiuri vegetale vegetale,, biodiesel, biodiesel, bio-gaz bio-gaz de sintezǎ bio-ulei, lichide Ficher-Tropsh ş biohidrogen. Termenul de biocombustibil se refera la combustibili care prin ardere directǎ conduc la energie, dar este in general utilizat pentru combustibilii lichizi utilizaţi în sectorul transport. Biocombustibilii lichizi obtinuti din surse regenerabile utilizati in trans transpo port rt au atra atrass rece recent nt aten atentie tie ma mare re in dive diverse rse tari tari din din intre intreag agaa lume lume dato datorit ritaa regenerabilitatii sale, durabilitatii, disponibilitatii comune , dezvoltarii regionale, ocuparii forte forteii de mu munc ncaa rura rurale le,, redu reduce cere reaa em emis isiil iilor or gaze gazelor lor cu effe effect ct de sera sera,, precu precum m si biodegrada biodegradabilitatii bilitatii lor. lor. Bioetanolul este de departe cel mai folosit biocombustibil pentru transport la nivel nivel mon mondia dial.l. Bioeta Bioetanolu nolull şi ameste amestecur curile ile bioeta bioetanol/ nol/be benzin nzinǎǎ au o lunga lunga istorie istorie ca şi combustibili alternativi de transport. Aceştea au fost utilizate în Germania şi Franţa , înca din 1894 atunci cand industria de motoare cu combustie internǎ era în faza incipientǎ. Brazilia a utilizat bioetanol în calitate de combustibil din 1925. Pânǎ în acel moment ,
11
producţia producţia de bioetanol bioetanol a fost de 70 de ori mai mare decât decât producţia producţia şi consumul consumul de benzinǎ. benzinǎ. Utilizarea de bioetanolului bioetanolului ca şi combustibil combustibil a fost larg rǎspânditǎ rǎspânditǎ în Europa Europa şi Statele Unite, pânǎ la începutul anilor 1900. Deoare Deoarece ce produc producere ereaa bioeta bioetanol nolulu uluii a deven devenit it mai costisi costisitoa toare re decât decât produc producere ereaa combustibililor pe baza de petrol, în special dupǎ al doilea rǎzboi mondial , potenţialul bioetanolulu bioetanoluluii a fost ignorat ignorat pânǎ la criza mondiala mondiala din anii 1970. Din 1980 a existat existat un interes crescut în utilizarea de bioetanol ca un combustibil alternativ de transport. Bioetanolul este un combustibil alternativ , care este produs aproape în totalitate din culturi alimentare. Acesta reprezintǎ reprezintǎ un lichid important, din surse regenerabile fiind utilizat utilizat ca şi carburant carburant pentru autovehicu autovehicule. le. Producere Producereaa bioetanolulu bioetanoluluii ca un combustibil combustibil de transport poate ajuta la reducerea acumulǎrii de CO2 în douǎ moduri importante: 1) prin deplasarea utilizǎrii combustibililor fosili , 2) prin recircularea CO2 care este eliberat atunci cand este ars drept combustibil .
3.1. Bioetanolul Bioetanolul ca şi combustibil utilizat în transport Alcoolii sunt combustibili oxigenaţi , faptul cǎ molecula de alcool are unul sau mai mulţi oxigeni , duce la scaderea cǎldurii produse prin ardere. Practic, orice alcool poate fi utilizat utilizat drept drept combustibil. combustibil. Alcoolii Alcoolii care pot fi folositi folositi drept drept carbura carburanti nti sunt: sunt: Metanol(CH3OH), bioetanol(C2H5OH), propanol(C3H7OH), butanol(C4H9OH). Cu toate acestea, doar metanolul şi etanolul sunt tehnic şi economic adecvaţi pentru a fi utilizaţi la motoarele cu ardere internǎ. Bioeta Bioetanol nolul ul este este alcool alcoolul ul etilic, etilic, alcool alcool pod podus us din cerea cereale, le, formul formulaa chimic chimicăă C2H5OH sau EtOH. Are o cifrǎ octanicǎ foarte ridicatǎ (108), care permite creşterea raportului de compresie şi oferǎ emisii mai scǎzute . Cifra octanicǎ este o mǎsurǎ a calitaţii benzinei pentru a preveni aprinderea timpurie care duce la spargerea cilindrului. Combustibilii cu cifrǎ octanicǎ mare sunt preferaţi în zona motoarelor cu combustie internǎ, cu aprindere prin scânteie. Dezavantajele utilizǎrii bioetanolului includ o densitate de energie, mai micǎ decâ decâtt benz benzin inaa (dar (dar cu apro aproxi xima mati tivv 35% 35% ma maii ma mare re deca decatt cea cea a
meta me tano nolu lulu lui) i),,
corozivitate corozivitateaa , luminozitate luminozitate micǎ a flǎcǎrii, presiuni de vapori mai mici (la rece motorul porneşte porneşte mai greu), greu), miscibilitate miscibilitate cu apa , toxicitate toxicitate asupra asupra ecosisteme ecosistemelor, lor, creşterea creşterea
12
concentratiei de acetaldehidǎ în gazele de eşapament, creşterea presiunii de vapori (şi a emisiilor prin evaporare), atunci când este amestecat cu benzina. Proprietaţiile fizice şi chimice ale bioetanolului, metanolului şi benzinei sunt prezentate in tabelul 3. 1. Tabel 3.1. Proprietǎţiile fizice şi chimice ale etanolului, metanolului şi benzinei [10]
Bioetanolul este folosit ca biocombustibil modern , aplicat ca un ameliorator pentru benzinǎ, benzinǎ, înlocuitor înlocuitor al benzinei, benzinei, sau sub formǎ de ETBE ETBE (etil-terţbutil-ete (etil-terţbutil-eter) r) în prezent prezent adǎugat adǎugat ca ameliorator ameliorator sintetic sintetic pentru cifra octanicǎ octanicǎ şi în amestecuri amestecuri de bioetanol-die bioetanol-diesel sel pentru pentru a reduce reduce emisiile emisiile din gaze gaze de eşapame eşapament. nt. Bioetanolu Bioetanolull este cel cel mai 13
frecvent amestecat cu benzina în cocentraţii de 10% bioetanol şi 90% benzinǎ, cunoscut sub numele de E10 şi denumit ,,gasohol”. Bioetanolul poate fi folosit ca un amestec de 5% cu benzină conform standardului de calitate al Uniunii Europene (UE) EN 228. Acest amestec amestec nu necesitǎ modificarea modificarea motorului motorului şi este acoperit acoperit de garanţia garanţia autovehicului. autovehicului. Dacǎ se realizeazǎ modificarea motorului , bioetanolul poate fi folosit şi la niveluri mai mari, de exemplu, E85. Unele ţǎri şi-au exercitat programul de biocombustibil, sub formǎ de amestec bioetanol-benzinǎ, cum ar fi Statele Unite ale Americii (E10 şi combustibil pentru vehicule vehicule cu motoare motoare flexibile flexibile FFV-E85), FFV-E85), Canada Canada (E10 şi pentru FFV E85) , Sued Suedia ia (E5 (E5 şi pentr pentruu FFVFFV-E8 E85) 5),, Indi Indiaa (E5), (E5), Au Aust stra ralia lia (E10) (E10),, Thai Thaila land ndaa (E10) (E10),, China( China( E10), Columbia(E1 Columbia(E10), 0), Peru(E10), Peru(E10), Paraguay Paraguay (E7), Brazilia Brazilia ( E20, E25 şi orice amestec FFV). Bioeta Bioetanol nolul ul contri contribui buiee la reduce reducerea rea em emisiil isiilor or de CO2, CO2, fiind un combu combustib stibil il benefic benefic pentru mediu. Utilizarea drept combustibil combustibil amestec-bio amestec-bioetano etanoll pentru pentru automobile poate reduce în mod semnificativ semnificativ utilizarea utilizarea petrolului şi evacuare evacuare emisiilor de gaze cu efect de serǎ. Pe baza ciclului de viaţǎ nu toţi biocombustibilii sunt benefici pentru mediu. Figura 3.1. demonstreaza reducerea emisiilor de gaze cu efect de serǎ rezultate din utilizarea biocarburanţilor în comparaţie comparaţie cu benzina benzina pe un ciclu de viaţa. viaţa. În această figură este ilustrat faptul că bioetanolul pe bază de porumb oferă beneficii destul de limitate , deoarece reduce emisiile de GHG cu doar 18%, în comparaţie cu benzina. În contrast , bioetanolul produs din trestia de zahăr şi cel celulozic conduc la emisii cu aproape 90% mai mici. [10]
Figura 3.1. Reducerea emisiilor de GHG comparativ cu
benzina, prin producerea
de bioetanol utilizând diferite materii prime[10]
14
3.2.Gasohol (amestec benzinǎ-etanol) Etanolul se poate utiliza drept combustibil singur, doar pentru motoare special modificate. De regulǎ etanolul anhidru se utilizeazǎ în diferite proporţii cu benzina. Combustibilii au o denumire ce începe cu litera E. E15 înseamnă un combustibil ce are un conţinut de 85 benzinǎ şi 15% etanol. Amestecurile cu 5 până la 25% etanol se numesc şi „gasohol”. Dintre acestea cel mai cunoscut este E10. Câteva din proprietaţile caracteristice acestui combustibil, în comparaţie cu benzina ce conţine doar hidrocarburi, sunt prezentate în tabelul 3.2.
Tabelul 3.2.. Efectul adaosului adaosului de etanol asupra proprietǎţilor proprietǎţilor
benzinei
[10]
În
Anexa 1
sunt redate modificările care trebuiesc făcute motoarelor tip ,,Otto”,
pentru a putea putea funcţiona funcţiona cu cu diferite diferite tipuri de ameste amestecuri curi benzină-e benzină-etanol. tanol.
15
