In veel delen van Canada zijn velden met maïs of tarwe een normaal verschijnsel. Als je deze velden ziet, denk je misschien aan eten. Maar deze granen zijn niet alleen meer voor toast en cornflakes. Ze komen ook terecht in de brandstoftanks van Canadezen, in de vorm van ethanol.
Ethanol is een vloeibare alcohol. Het kan als benzine worden gebruikt in voertuigen met verbrandingsmotoren. Deze motoren comprimeren vloeibare brandstof en ontbranden deze met een vonk. Hierdoor ontstaat een verbrandingsreactie, waarbij energie vrijkomt. Verbrandingsmotoren vangen die energie op om het voertuig aan te drijven.
Wist u dat?
Er zijn aanwijzingen dat Henry Ford de eerste Model T-auto ontwierp die op benzine, ethanol, of een combinatie van de twee.
Ethanol staat bekend als een eerste generatie biobrandstof. Dit type brandstof is gemaakt van bronnen zoals zetmeel, suikers en plantaardige oliën. Het wordt commercieel geproduceerd door maïs en tarwe af te breken. Ethanolproductie-installaties worden beschouwd als bioraffinaderijen. Dat komt omdat ze graanbiomassa omzetten in biobrandstof met behulp van enzymen en levende micro-organismen.
Hoe wordt ethanol gemaakt?
Het uitgangsmateriaal voor het maken van ethanol wordt grondstof genoemd. Verschillende productiefaciliteiten voor ethanol gebruiken verschillende grondstoffen. Faciliteiten in Ontario en Quebec gebruiken voornamelijk maïskorrels. Faciliteiten in West-Canada gebruiken voornamelijk tarwekorrels. Dit komt door de geografische spreiding van de landbouw van maïs en tarwe in Canada.
Wist u dat?
Wetenschappers zoeken naar manieren om “bosgrondstof”, zoals houtafval, te gebruiken in ethanol -productie-industrie.
De processen zijn in principe hetzelfde voor maïs, tarwe en andere soorten grondstoffen. Laten we maïs als voorbeeld gebruiken.
Er zijn zes hoofdstappen in het productieproces van ethanol.
Infographic – Tekstversie
De stappen in het ethanolproductieproces omvatten het malen van maïs tot meel, het vloeibaar maken van het meel door toevoeging van water en koken, zetmeel afbreken tot suiker, gist gebruiken om de suiker te fermenteren tot ethanol, de ethanol distilleren door afkoken en condenseren door het verwijderen van restwater en tenslotte denatureren zodat het is ondrinkbaar.
- Frezen: heel c orn pitten worden vermalen tot een vorm van meel of meel. De maaltijd is voornamelijk zetmeel. Een zetmeel is een koolhydraat dat bestaat uit lange ketens van suikermoleculen.
- Vloeibaar maken: water wordt aan de maaltijd toegevoegd om ‘slurry’ te maken. De slurry wordt verwarmd om de lange zetmeelmoleculen in kleinere stukjes te breken. Het enzym alfa-amylase wordt toegevoegd om de afbraak van de zetmeelmoleculen te katalyseren (of te versnellen).
- Saccharificatie: Stukken zetmeelmoleculen worden afgebroken tot de eenvoudige suikerglucose. Deze reactie wordt gekatalyseerd door het enzym glucoamylase.
- Fermentatie: Eencellige micro-organismen, gist genaamd, worden aan de suspensie toegevoegd. Fermentatie is het biochemische proces dat optreedt wanneer gist glucose afbreekt. Gist haalt energie uit glucose. Als resultaat wordt ethanol geproduceerd.
- Destillatie en uitdroging: Het product van het fermentatieproces is slechts 10-15% ethanol. Het moet worden geconcentreerd om pure (100%) ethanol te worden. Ethanol heeft een lager kookpunt dan water. Het wordt selectief verdampt en gecondenseerd in een proces dat distillatie wordt genoemd. Dit proces levert ethanol op dat voor 95% zuiver is. De overige 5% van het mengsel is water. Het mengsel wordt gezeefd en gedehydrateerd om pure ethanol te produceren.
- Denaturatie: een kleine hoeveelheid benzine wordt toegevoegd aan de brandstof ethanol om het ondrinkbaar te maken.
Er zijn twee belangrijke bijproducten van de productie van maïsethanol: kooldioxide (CO2) en granen van distilleerders. CO2 wordt geproduceerd door gist als bijproduct van de fermentatiereactie. Het komt vaak vrij in de atmosfeer. Maar het kan ook worden vastgelegd en voor andere doeleinden worden gebruikt. Bijvoorbeeld:
- maken van koolzuurhoudende dranken
- produceren van droogijs (bevroren CO2) om te gebruiken voor koude opslag
- ondersteunen van fotosynthese in groentekassen
Distilleerkorrels zijn het residu van de fermentatietanks. Ze bevatten alle niet-fermenteerbare componenten van de maïskorrels, plus de toegevoegde gist. De granen van distilleerders zijn waardevol als eiwitrijk ingrediënt in veevoer.
Ethanol wordt gemengd met de benzine die in onze voertuigen wordt gebruikt om een milieuvriendelijkere brandstof te produceren. De meeste voertuigen die na de jaren 80 zijn geproduceerd, kunnen rijden op een benzinemengsel dat voor 10% uit ethanol (E10) bestaat.
Ethanol is een hernieuwbare hulpbron. Daarom moedigen regeringen over de hele wereld mensen aan om ethanol te gebruiken in plaats van fossiele brandstoffen. In Canada heeft de federale overheid een reeks richtlijnen, de Clean Fuel Standards genaamd. Het moedigt mensen aan om brandstoffen te gebruiken met een hogere mix van ethanol.
Sommige mensen daarentegen maken zich zorgen over het gebruik van ethanol als brandstof. Er zijn bijvoorbeeld zorgen over de hoeveelheid energie en land die nodig is om gewassen met ethanol als grondstof te verbouwen. Zelfs met deze zorgen is brandstof op basis van ethanol nog steeds een belangrijk alternatief voor fossiele brandstoffen!