燃料乙醇
系列條目 |
可再生能源 |
---|
![]() |
![]() |
燃料乙醇(英語:Ethanol fuel),也稱乙醇燃料,又稱生質酒精,是一種被廣泛用於運輸業的生物燃料[1]。它和酒精飲料中的乙醇是同一類型的醇類。燃料乙醇由富含糖類物質的農作物釀製產生,可作為添加劑加入汽油中製成混合燃料。燃料乙醇主要供汽車、摩托車等交通工具使用,汽油發動機無需做過多改動就可以直接使用燃料乙醇。當汽油價格較高時,燃料乙醇具有明顯的成本優勢。但是,大規模使用燃料乙醇導致玉米、甘蔗等農作物供不應求、價格上升。同時在生產燃料乙醇的過程中也會釋放出二氧化碳或污染物,因而有損其清潔燃料的稱號[2]。
世界運輸燃料乙醇生產在2000年和2007年間增長了三倍,從170億到超過520億公升。從2007年到2008年,乙醇在全球汽油型燃料的使用比例從3.7%上升至5.4%[3]。在2011年的全球燃料乙醇產量達到22.36 BG注[4](846億升),其中美國是最大的生產者,擁有13.9 BG(526億升),佔全球產量的62.2%,其次是巴西5.6 BG(211億升)[5]。乙醇燃料具有「加侖汽油當量」(GGE)1.5美制加侖(5.7公升),這意味着1.5加侖乙醇產生一加侖汽油的能量[6]。
化學
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/Ethanol-3d-stick-structure.svg/220px-Ethanol-3d-stick-structure.svg.png)
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 + 熱
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,並且在乙醇的淨化過程中需要被除去。
- C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O + 熱
生產
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/Cornfield_in_South_Africa2.jpg/220px-Cornfield_in_South_Africa2.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7a/Panicum_virgatum.jpg/170px-Panicum_virgatum.jpg)
液化
[編輯]植物漿液被置於蒸汽加壓鍋中加熱至100℃的過程被稱為「液化」。在此步驟中,胚乳內的澱粉顆粒被分散開來,澱粉分子也被酶破壞。此後,漿液溫度將被降至80-90℃,並被加入α-澱粉酶[7],然後仍需要繼續反應至少30分鐘。
糖化
[編輯]在液化過程結束後,漿液將被冷卻至大約30℃,並被加入葡萄糖澱粉酶以將澱粉水解為葡萄糖。這一步被稱為「糖化」。糖化發生於漿液倒入發酵罐後並貫穿接下來的「發酵」這一步。
發酵
[編輯]通過微生物發酵的糖產生乙醇。微生物發酵將目前僅僅直接作用於糖。植物的兩個主要組成部分,澱粉和纖維素,是由糖類組成,並且在原則上還可以發酵轉換成糖。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。在纖維素乙醇領域有很多研究活動,把植物的一個組成部分纖維素分解為糖,並隨後轉化為乙醇。
各國產量
[編輯]燃料乙醇年產量前十的國家/地區 (2015–2021)[5] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
世界 排名 |
國家/地區 | 佔世界產量% | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 |
1 | ![]() |
55% | 15,000 | 13,941 | 15,778 | 16,091 | 15,936 | 15,413 | 14,807 |
2 | ![]() |
27% | 7,500 | 8,080 | 8,790 | 8,080 | 6,760 | 6,870 | 7,200 |
3 | ![]() |
5% | 1,300 | 1,260 | 1,380 | 1,360 | 1,320 | 1,240 | 1,360 |
4 | ![]() |
3% | 860 | 930 | 1,010 | 810 | 850 | 730 | 770 |
5 | ![]() |
3% | 820 | 510 | 470 | 420 | 210 | 270 | 190 |
6 | ![]() |
2% | 440 | 430 | 500 | 460 | 460 | 450 | 450 |
7 | ![]() |
1% | 390 | 390 | 430 | 390 | 380 | 330 | 310 |
8 | ![]() |
1% | 260 | 210 | 290 | 290 | 290 | 240 | 220 |
* | 其他 | 3% | 740 | 659 | 682 | 729 | 664 | 627 | 393 |
世界總產量 | 100% | 27,310 | 26,410 | 29,330 | 28,630 | 26,870 | 26,170 | 25,700 | |
(百萬美制加侖/每年) |
參看
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 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. (原始內容存檔於2012-10-31).
- ^ 乙醇燃料是与非. 新華網. 2007-05-01 [2010-04-03]. (原始內容存檔於2017-02-28).
- ^ Towards Sustainable Production and Use of Resources: Assessing Biofuels (PDF). 聯合國環境署. 2009-10-16. (原始內容 (PDF)存檔於2009-11-22).
- ^ BG=billion gallon=十億美制液體加侖
- ^ 5.0 5.1 Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association Industry Statistics-Annual Ethanol Production. Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association. [2022-06-01]. (原始內容存檔於2022-06-09).
- ^ Gasoline Gallon Equivalent (GGE) Definition. energy.gov. [2011-10-12]. (原始內容存檔於2011-10-07).
- ^ New Enzyme for More Efficient Corn Ethanol Production. Green Car Congress. 2005-06-30 [2008-01-14]. (原始內容存檔於2020-09-27).
|
|
|