燃料乙醇

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瑞典市场,Saab 9-3型号SportCombi BioPower. 这是Saab推出的第二个E85灵活燃料的车型。

燃料乙醇英语Ethanol fuel),也称乙醇燃料,又稱生質酒精,是一种被广泛用于运输业的生物燃料[1]。它和酒精饮料中的乙醇是同一类型的醇类。燃料乙醇由富含糖类物质农作物酿制产生,可作为添加剂加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽车摩托车交通工具使用,汽油发动机无需做过多改动就可以直接使用燃料乙醇。当汽油价格较高时,燃料乙醇具有明显的成本优势。但是,大规模使用燃料乙醇导致玉米甘蔗等农作物供不应求、价格上升。同时在生产燃料乙醇的过程中也会释放出二氧化碳或污染物,因而有损其清洁燃料的称号[2]

世界运输燃料乙醇生产在2000年和2007年间增长了三倍,从170亿到超过520亿公升。从2007年到2008年,乙醇在全球汽油型燃料的使用比例从3.7%上升至5.4%[3]。在2011年的全球燃料乙醇产量达到22.36 BG[4](846亿升),其中美国是最大的生产者,拥有13.9 BG(526亿升),占全球产量的62.2%,其次是巴西5.6 BG(211亿升)[5]。乙醇燃料具有“加仑汽油当量英语Gasoline gallon equivalent”(GGE)1.5美制加侖(5.7公升),这意味着1.5加仑乙醇产生一加仑汽油的能量[6]

化学[编辑]

乙醇分子的结构。所有的化学键都是单键

在乙醇發酵期間,在玉米中的葡萄糖和其它醣類(或在甘蔗或其他作物中)被轉換成乙醇和二氧化碳。

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 热

像任何發酵反應,發酵並非100%的選擇性,其他的副產物例如乙酸,乙二醇和許多其他產品在相當程度上形成,并且在乙醇的淨化過程中需要被除去。

乙醇在燃燒過程中與發生反應,產生二氧化碳,和熱:

C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O + 热

生产[编辑]

甘蔗丰收。
南非的玉米田。
柳枝稷

液化[编辑]

植物浆液被置于蒸汽加压锅中加热至100℃的过程被称为“液化”。在此步骤中,胚乳内的淀粉颗粒被分散开来,淀粉分子也被破坏。此后,浆液温度将被降至80-90℃,并被加入α-淀粉酶[7],然后仍需要继续反应至少30分钟。

糖化[编辑]

在液化过程结束后,浆液将被冷却至大约30℃,并被加入葡萄糖淀粉酶以将淀粉水解葡萄糖。这一步被称为“糖化”。糖化发生于浆液倒入发酵罐后并贯穿接下来的“发酵”这一步。

發酵[编辑]

通過微生物發酵的產生乙醇。微生物發酵將目前僅僅直接作用于糖。植物的兩個主要組成部分,澱粉纖維素,是由糖類组成,并且在原則上还可以發酵轉換成糖。目前,只有糖(如蔗糖)和澱粉(如玉米)的部分可以符合經濟效益的轉換。在纖維素乙醇领域有很多研究活動,把植物的一個組成部分纖維素分解為糖,并隨後轉化為乙醇。

各国產量[编辑]

燃料乙醇年产量前十的国家/地区
(2015–2021)[5]
世界
排名
国家/地区 佔世界產量% 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015
1  美國 55% 15,000 13,941 15,778 16,091 15,936 15,413 14,807
2  巴西 27% 7,500 8,080 8,790 8,080 6,760 6,870 7,200
3  欧洲联盟 5% 1,300 1,260 1,380 1,360 1,320 1,240 1,360
4  中國 3% 860 930 1,010 810 850 730 770
5  印度 3% 820 510 470 420 210 270 190
6  加拿大 2% 440 430 500 460 460 450 450
7  泰國 1% 390 390 430 390 380 330 310
8  阿根廷 1% 260 210 290 290 290 240 220
* 其他 3% 740 659 682 729 664 627 393
世界总产量 100% 27,310 26,410 29,330 28,630 26,870 26,170 25,700
(百萬美制加仑/每年)

參看[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Mustafa Balat, Havva Balat. Recent trends in global production and utilization of bio-ethanolfuel. Applied Energy. 2009, 86 (11): 2273–82 [2012-07-27]. doi:10.1016/j.apenergy.2009.03.015. (原始内容存档于2012-10-31). 
  2. ^ 乙醇燃料是与非. 新华网. 2007-05-01 [2010-04-03]. (原始内容存档于2017-02-28). 
  3. ^ Towards Sustainable Production and Use of Resources: Assessing Biofuels (PDF). 联合国环境署. 2009-10-16. (原始内容 (PDF)存档于2009-11-22). 
  4. ^ BG=billion gallon=十亿美制液体加仑
  5. ^ 5.0 5.1 Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association Industry Statistics-Annual Ethanol Production. Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association. [2022-06-01]. (原始内容存档于2022-06-09). 
  6. ^ Gasoline Gallon Equivalent (GGE) Definition. energy.gov. [2011-10-12]. (原始内容存档于2011-10-07). 
  7. ^ New Enzyme for More Efficient Corn Ethanol Production. Green Car Congress. 2005-06-30 [2008-01-14]. (原始内容存档于2020-09-27).