V mnoha částech Kanady jsou pole kukuřice nebo pšenice běžnou památkou. Když uvidíte tato pole, možná vás napadne jídlo. Ale tato zrna už nejsou jen na toast a kukuřičné vločky. Také končí v palivových nádržích Kanaďanů ve formě etanolu.
Ethanol je kapalný alkohol. Lze jej použít jako benzín ve vozidlech se spalovacími motory. Tyto motory stlačují kapalné palivo a zapalují ho jiskrou. To vytváří spalovací reakci, která uvolňuje energii. Spalovací motory zachycují tuto energii k pohonu vozidla.
Věděli jste to?
Existují důkazy o tom, že Henry Ford navrhl první automobil typu T, který byl poháněn benzínem, ethanolem, nebo jejich kombinace.
Ethanol je znám jako biopalivo první generace. Tento typ paliva se vyrábí ze zdrojů, jako jsou škroby, cukry a rostlinné oleje. Vyrábí se komerčně štěpením kukuřice a pšenice. Závody na výrobu etanolu jsou považovány za biorafinerie. Je to proto, že pomocí enzymů a živých mikroorganismů přeměňují obilnou biomasu na biopalivo.
Jak se vyrábí ethanol?
Vstupní materiál pro výrobu ethanolu se nazývá surovina. Různá zařízení na výrobu etanolu používají různé suroviny. Zařízení v Ontariu a Quebecu používají hlavně kukuřičná zrna. Zařízení v západní Kanadě používají hlavně pšeničná zrna. To je způsobeno geografickým rozšířením zemědělství kukuřice a pšenice v Kanadě.
Věděli jste to?
Vědci hledají způsoby, jak využít „lesní surovinu“, jako je dřevní odpad, v ethanolu -výrobní průmysl.
Procesy jsou v zásadě stejné pro kukuřici, pšenici a jiné druhy surovin. Jako příklad suroviny používejme kukuřici.
Proces výroby ethanolu má šest hlavních kroků.
Infografika – textová verze
Kroky v procesu výroby ethanolu patří mletí kukuřice na moučku, zkapalnění jídla přidáním vody a vaření, rozložení škrobu na cukr, použití kvasnic k fermentaci cukru na ethanol, destilace ethanolu vařením a kondenzace odstraněním zbytkové vody a nakonec denaturace tak, aby je undrinkable.
- Frézování: Celý c krásná jádra jsou rozemletá na mouku nebo mouku. Jídlo je hlavně škrob. Škrob je sacharid složený z dlouhých řetězců molekul cukru.
- Zkapalnění: K jídlu se přidává voda za vzniku „kaše“. Kaše se zahřívá, aby se molekuly dlouhého škrobu rozbily na menší kousky. Enzym alfa-amyláza se přidává, aby katalyzoval (nebo urychlil) rozklad molekul škrobu.
- Sacharifikace: Kousky molekul škrobu se rozkládají na jednoduchou glukózu cukru. Tato reakce je katalyzována enzymem nazývaným glukoamyláza.
- Fermentace: Do suspenze se přidávají jednobuněčné mikroorganismy zvané kvasinky. Fermentace je biochemický proces, který nastává, když kvasinky rozkládají glukózu. Kvasinky získávají energii z glukózy. Ve výsledku je vyroben ethanol.
- Destilace a dehydratace: Produktem fermentačního procesu je pouze 10–15% ethanolu. Musí být koncentrován, aby se z něj stal čistý (100%) ethanol. Ethanol má nižší teplotu varu než voda. Selektivně se odpařuje a kondenzuje v procesu zvaném destilace. Tento proces produkuje ethanol, který je 95% čistý. Zbývajících 5% směsi je voda. Směs se napne a dehydratuje za vzniku čistého ethanolu.
- Denaturace: K palivovému ethanolu se přidává malé množství benzínu, aby byl nedopitelný.
Existují dva hlavní vedlejší produkty výroby ethanolu z kukuřice: oxid uhličitý (CO2) a zrna destilátoru. CO2 je produkován kvasinkami jako vedlejší produkt fermentační reakce. Často se uvolňuje do atmosféry. Lze jej však také zachytit a použít k jiným účelům. Například:
- výroba sycených nápojů
- výroba suchého ledu (mraženého CO2) pro skladování v chladu
- podpora fotosyntézy v rostlinných sklenících
Zrna destilátoru jsou zbytky z fermentačních nádrží. Obsahují všechny nefermentovatelné složky kukuřičných zrn a přidané droždí. Zrna lihovaru jsou cenná jako vysoce bílkovinná složka v krmivech pro hospodářská zvířata.
Ethanol se mísí s benzínem používaným v našich vozidlech a vyrábí tak ekologičtější palivo. Většina vozidel vyrobených po 80. letech může jezdit na benzín vyrobený z 10% ethanolu (E10).
Ethanol je obnovitelný zdroj. Proto vlády po celém světě povzbuzují lidi, aby místo fosilních paliv používali etanol. V Kanadě má federální vláda soubor pokynů zvaných Standardy čistého paliva. Povzbuzuje lidi, aby používali paliva s vyšší směsí ethanolu.
Někteří lidé mají naopak obavy z používání etanolu jako paliva. Například existují obavy z množství energie a půdy potřebné k pěstování etanolových výchozích plodin. I při těchto obavách je palivo na bázi etanolu stále důležitou alternativou k fosilním palivům!