In vielen Teilen Kanadas sind Mais- oder Weizenfelder weit verbreitet. Wenn Sie diese Felder sehen, denken Sie vielleicht an Essen. Aber diese Körner sind nicht mehr nur für Toast und Cornflakes. Sie landen auch in den Kraftstofftanks der Kanadier in Form von Ethanol.
Ethanol ist ein flüssiger Alkohol. Es kann wie Benzin in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Diese Motoren komprimieren flüssigen Kraftstoff und zünden ihn mit einem Funken. Dies erzeugt eine Verbrennungsreaktion, die Energie freisetzt. Verbrennungsmotoren erfassen diese Energie, um das Fahrzeug anzutreiben.
Wussten Sie schon?
Es gibt Hinweise darauf, dass Henry Ford das erste Modell T-Auto entworfen hat, das mit Benzin, Ethanol, oder eine Mischung aus beiden.
Ethanol ist als Biokraftstoff der ersten Generation bekannt. Diese Art von Kraftstoff wird aus Quellen wie Stärke, Zucker und Pflanzenölen hergestellt. Es wird kommerziell durch Abbau von Mais und Weizen hergestellt. Ethanolproduktionsanlagen gelten als Bioraffinerien. Dies liegt daran, dass sie Getreidebiomasse mithilfe von Enzymen und lebenden Mikroorganismen in Biokraftstoff umwandeln.
Wie wird Ethanol hergestellt?
Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Ethanol wird als Ausgangsmaterial bezeichnet. Verschiedene Ethanolproduktionsanlagen verwenden unterschiedliche Ausgangsmaterialien. Einrichtungen in Ontario und Quebec verwenden hauptsächlich Maiskörner. Einrichtungen in Westkanada verwenden hauptsächlich Weizenkörner. Dies ist auf die geografische Verteilung der Mais- und Weizenlandwirtschaft in Kanada zurückzuführen.
Wussten Sie schon?
Wissenschaftler suchen nach Möglichkeiten, „Waldrohstoffe“ wie Holzabfälle im Ethanol zu verwenden -produktionsindustrie.
Die Prozesse sind für Mais, Weizen und andere Arten von Rohstoffen grundsätzlich gleich. Verwenden wir Mais als Beispiel für Rohstoffe.
Der Ethanolproduktionsprozess besteht aus sechs Hauptschritten.
Infografik – Textversion
Die Schritte im Ethanolproduktionsprozess Dazu gehört das Mahlen des Mais zum Essen, das Verflüssigen des Mehls durch Zugabe von Wasser und Kochen, das Zerlegen von Stärke in Zucker, das Fermentieren des Zuckers zu Ethanol mit Hefe, das Destillieren des Ethanols durch Abkochen und Kondensieren durch Entfernen von Restwasser und das anschließende Denaturieren ist nicht trinkbar.
- Fräsen: Ganz c Orn Körner werden zu einer Form von Mehl oder Mehl gemahlen. Das Essen besteht hauptsächlich aus Stärke. Eine Stärke ist ein Kohlenhydrat, das aus langen Ketten von Zuckermolekülen besteht.
- Verflüssigung: Dem Mehl wird Wasser zugesetzt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Aufschlämmung wird erhitzt, um die langen Stärkemoleküle in kleinere Stücke zu zerbrechen. Das Enzym Alpha-Amylase wird hinzugefügt, um den Abbau der Stärkemoleküle zu katalysieren (oder zu beschleunigen).
- Verzuckerung: Stärkemolekülstücke werden in einfache Zuckerglucose zerlegt. Diese Reaktion wird durch ein Enzym namens Glucoamylase katalysiert.
- Fermentation: Der Aufschlämmung werden einzellige Mikroorganismen namens Hefe zugesetzt. Fermentation ist der biochemische Prozess, der auftritt, wenn Hefe Glukose abbaut. Hefe erhält Energie aus Glukose. Infolgedessen wird Ethanol erzeugt.
- Destillation und Dehydratisierung: Das Produkt des Fermentationsprozesses besteht nur aus 10-15% Ethanol. Es muss konzentriert werden, um reines (100%) Ethanol zu werden. Ethanol hat einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser. Es wird selektiv eingedampft und in einem als Destillation bezeichneten Prozess kondensiert. Dieser Prozess erzeugt Ethanol, das zu 95% rein ist. Die restlichen 5% der Mischung sind Wasser. Die Mischung wird gesiebt und dehydratisiert, um reines Ethanol zu erzeugen. Denaturierung: Eine kleine Menge Benzin wird dem Kraftstoff Ethanol zugesetzt, um es nicht trinkbar zu machen.
Es gibt zwei Hauptnebenprodukte der Maisethanolproduktion: Kohlendioxid (CO2) und Brennerkörner. CO2 entsteht durch Hefe als Nebenprodukt der Fermentationsreaktion. Es wird oft in die Atmosphäre freigesetzt. Es kann aber auch erfasst und für andere Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel:
- Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken
- Herstellung von Trockeneis (gefrorenes CO2) zur Verwendung zur Kühllagerung
- zur Unterstützung der Photosynthese in pflanzlichen Gewächshäusern
Brennerkörner sind die Rückstände aus den Gärtanks. Sie enthalten alle nicht fermentierbaren Bestandteile der Maiskörner sowie die zugesetzte Hefe. Brennerkörner sind als proteinreiche Zutat in Viehfutter wertvoll.
Ethanol wird mit dem in unseren Fahrzeugen verwendeten Benzin gemischt, um einen umweltfreundlicheren Kraftstoff herzustellen. Die meisten Fahrzeuge, die nach den 1980er Jahren hergestellt wurden, können mit einer Benzinmischung aus 10% Ethanol (E10) betrieben werden.
Ethanol ist eine erneuerbare Ressource. Aus diesem Grund ermutigen Regierungen auf der ganzen Welt die Menschen, Ethanol anstelle fossiler Brennstoffe zu verwenden. In Kanada hat die Bundesregierung eine Reihe von Richtlinien, die als Clean Fuel Standards bezeichnet werden. Es ermutigt die Menschen, Kraftstoffe mit einer höheren Ethanolmischung zu verwenden.
Einige Menschen haben andererseits Bedenken, Ethanol als Kraftstoff zu verwenden. Zum Beispiel gibt es Bedenken hinsichtlich der Menge an Energie und Land, die für den Anbau von Ethanol-Rohstoffen erforderlich sind. Trotz dieser Bedenken ist Ethanolkraftstoff immer noch eine wichtige Alternative zu fossilen Brennstoffen!