燃料乙醇
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 可再生能源主題 |
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），占全球產量的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），這意味著1.5加侖乙醇產生一加侖汽油的能量[6]。
化學
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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
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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 |  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 |  歐洲聯盟
|
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
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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）.
