W wielu częściach Kanady pola kukurydzy lub pszenicy są częstym widokiem. Kiedy widzisz te pola, możesz pomyśleć o jedzeniu. Ale te ziarna nie służą już tylko do tostów i płatków kukurydzianych. Trafiają też do kanadyjskich zbiorników paliwa w postaci etanolu.
Etanol to płynny alkohol. Może być stosowany jak benzyna w pojazdach z silnikami spalinowymi. Silniki te sprężają paliwo płynne i zapalają je iskrą. Powoduje to reakcję spalania, która uwalnia energię. Silniki spalinowe wychwytują tę energię do napędzania pojazdu.
Czy wiesz, że?
Istnieją dowody na to, że Henry Ford zaprojektował pierwszy samochód Model T, który był napędzany benzyną, etanolem, lub ich mieszaniną.
Etanol jest znany jako biopaliwo pierwszej generacji. Ten rodzaj paliwa jest wytwarzany ze źródeł takich jak skrobie, cukry i oleje roślinne. Jest produkowany komercyjnie poprzez rozkład kukurydzy i pszenicy. Zakłady produkujące etanol są uważane za biorafinerie. Dzieje się tak, ponieważ przetwarzają biomasę zbożową w biopaliwo przy użyciu enzymów i żywych mikroorganizmów.
Jak powstaje etanol?
Surowiec do produkcji etanolu nazywany jest surowcem. Różne zakłady produkcji etanolu wykorzystują różne surowce. Zakłady w Ontario i Quebecu wykorzystują głównie ziarna kukurydzy. Zakłady w zachodniej Kanadzie wykorzystują głównie ziarna pszenicy. Wynika to z geograficznego rozmieszczenia upraw kukurydzy i pszenicy w Kanadzie.
Czy wiesz, że?
Naukowcy szukają sposobów wykorzystania „surowca leśnego”, takiego jak odpady drzewne, w etanolu -przemysł produkcyjny.
Procesy są zasadniczo takie same dla kukurydzy, pszenicy i innych rodzajów surowców. Użyjmy kukurydzy jako przykładowego surowca.
Proces produkcji etanolu składa się z sześciu głównych etapów.
Infografika – wersja tekstowa
Kroki w procesie produkcji etanolu obejmują mielenie kukurydzy na mączkę, upłynnianie mączki przez dodanie wody i gotowanie, rozkładanie skrobi na cukier, używanie drożdży do fermentacji cukru do etanolu, destylację etanolu przez gotowanie i kondensację poprzez usunięcie pozostałości wody i wreszcie denaturację, tak aby jest niezdatny do picia.
- Mielenie: całe c jądra orn są mielone na mąkę lub mączkę. Posiłek składa się głównie ze skrobi. Skrobia to węglowodan składający się z długich łańcuchów cząsteczek cukru.
- Upłynnianie: do posiłku dodaje się wodę, aby uzyskać „gnojowicę”. Zawiesinę podgrzewa się, aby rozbić długie cząsteczki skrobi na mniejsze kawałki. Enzym alfa-amylaza jest dodawany w celu katalizowania (lub przyspieszenia) rozpadu cząsteczek skrobi.
- Scukrzanie: Kawałki cząsteczki skrobi są rozkładane na prostą glukozę cukrową. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym zwany glukoamylazą.
- Fermentacja: do zawiesiny dodaje się jednokomórkowe mikroorganizmy zwane drożdżami. Fermentacja to proces biochemiczny, który zachodzi, gdy drożdże rozkładają glukozę. Drożdże czerpią energię z glukozy. W rezultacie powstaje etanol.
- Destylacja i odwodnienie: Produktem procesu fermentacji jest tylko 10-15% etanolu. Aby uzyskać czysty (100%) etanol, należy go skoncentrować. Etanol ma niższą temperaturę wrzenia niż woda. Jest selektywnie odparowywany i skraplany w procesie zwanym destylacją. W tym procesie powstaje etanol o czystości 95%. Pozostałe 5% mieszaniny to woda. Mieszanina jest przecedzana i odwadniana w celu wytworzenia czystego etanolu.
- Denaturacja: niewielka ilość benzyny jest dodawana do etanolu paliwa, aby uczynić go niezdatnym do picia.
Istnieją dwa główne produkty uboczne produkcji etanolu z kukurydzy: dwutlenek węgla (CO2) i ziarna gorzelnicze. CO2 jest wytwarzany przez drożdże jako produkt uboczny reakcji fermentacji. Często jest uwalniany do atmosfery. Ale można go również przechwycić i wykorzystać do innych celów. Na przykład:
- produkcja napojów gazowanych
- produkcja suchego lodu (zamrożonego CO2) do wykorzystania w chłodni
- wspomaganie fotosyntezy w szklarniach warzywnych
Ziarna gorzelnicze to pozostałość ze zbiorników fermentacyjnych. Zawierają wszystkie niefermentowalne składniki ziaren kukurydzy oraz dodane drożdże. Ziarna gorzelnicze są cenne jako wysokobiałkowy składnik paszy dla zwierząt gospodarskich.
Etanol jest mieszany z benzyną używaną w naszych pojazdach, aby wyprodukować paliwo bardziej przyjazne dla środowiska. Większość pojazdów wyprodukowanych po latach 80. może być napędzana mieszanką benzyny składającą się z 10% etanolu (E10).
Etanol jest zasobem odnawialnym. Dlatego rządy na całym świecie zachęcają ludzi do używania etanolu zamiast paliw kopalnych. W Kanadzie rząd federalny opracował zbiór wytycznych zwanych normami czystego paliwa. Zachęca ludzi do używania paliw z wyższą mieszanką etanolu.
Z drugiej strony niektórzy ludzie obawiają się używania etanolu jako paliwa. Na przykład istnieją obawy co do ilości energii i gruntów potrzebnych do uprawy roślin jako surowca do produkcji etanolu. Mimo tych obaw paliwo na bazie etanolu jest nadal ważną alternatywą dla paliw kopalnych!