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Cos'è il Bioetanolo

In principio era un carburante, utilizzato come sostituto della benzina nei veicoli adibiti al trasporto su strada . Il bioetanolo è prodotto principalmente dalla fermentazione di zuccheri, anche se può essere prodotto mediante il processo chimico di reazione dell' etilene con il vapore.

Le principali fonti di zuccheri necessari per la produzione di etanolo provengono da coltivazioni di combustibile o di energia. Queste colture sono specifiche per l'uso e la produzione di energia e comprendono grano, mais e le colture di grano, paglia rifiuti, salici e alberi popolari, segatura, l'erba nastro, erbe cavo, topinambur, myscanthus e piante di sorgo. Vi è anche la continua ricerca e sviluppo l'utilizzo di rifiuti solidi urbani per la produzione di etanolo.

Etanolo o alcool etilico (C2H5OH) è un liquido trasparente incolore, è biodegradabile, bassa tossicità e causa poco inquinamento ambientale in caso di fuga. Etanolo brucia per produrre anidride carbonica e acqua. L'etanolo è un combustibile ad alto numero di ottani e ha sostituito il piombo come  additivo per benzina. Con la miscelazione dell' etanolo con la benzina possiamo anche ossigenare la miscela di carburante in modo che brucia in modo più completo e riduce le emissioni inquinanti. Miscele di etanolo vengono vendute negli Stati Uniti. La miscela più comune è 10% etanolo e 90% benzina (E10). I motori dei veicoli non richiedono modifiche da eseguire su garanzie E10 e il veicolo non risente minimamente di questa variazione di carburante. Solo i veicoli a combustibile flessibile può essere eseguito su un massimo di 85% di etanolo e miscele di benzina 15% (E85).

Quali sono i vantaggi del bioetanolo?

Il Bioetanolo ha un numero di vantaggi rispetto ai combustibili tradizionali molto elevato. Proviene da una delle colture rinnovabili ossia risorse e non da una risorsa finita (come cereali, barbabietola da zucchero e mais). Un altro vantaggio rispetto ai combustibili fossili è dato dalle emissioni di gas serra. I conti di trasporto su strada di rete per il 22% delle emissioni di gas a effetto serra e attraverso l'uso di bioetanolo, alcune di queste emissioni saranno ridotte come le colture energetiche assorbono la CO2 che emettono mediante la coltivazione. Inoltre, mescolando bioetanolo e benzina contribuirà a prolungare la durata delle forniture di petrolio, decrescenti e garantire la sicurezza di maggior carburante, evitando il ricorso massiccio alle nazioni produttrici di petrolio. Incoraggiando l'uso di bioetanolo, l'economia rurale dovrebbe inoltre ricevere una spinta di crescita e i raccolti necessari. Il bioetanolo è anche biodegradabile e molto meno tossico dei combustibili fossili. Inoltre, utilizzando bioetanolo in motori più vecchi può aiutare a ridurre la quantità di monossido di carbonio prodotto dal veicolo migliorando la qualità dell'aria. Un altro vantaggio del bioetanolo è la facilità con cui può essere facilmente integrato nel sistema di alimentazione esistente trasporto stradale. In quantità fino al 5%, bioetanolo può essere miscelato con carburante convenzionale senza necessità di modifiche al motore. Bioetanolo è prodotto con metodi noti, quali la fermentazione, e può essere distribuito utilizzando piazzali benzina stesse e sistemi di trasporto come prima.

Bioetanolo di produzione

L'etanolo può essere prodotto dalla biomassa mediante idrolisi e processi di fermentazione dello zucchero. Rifiuti da biomassa contengono una miscela complessa di polimeri di carboidrati dalle pareti cellulari delle piante conosciute come cellulosa, emicellulosa e lignina. Per produrre zuccheri dalla biomassa, la biomassa è pre-trattato con acidi o enzimi per ridurre la dimensione della carica e di aprire la struttura dell'impianto. La cellulosa e le porzioni di cellulosa hemi sono suddivise (idrolizzato) da enzimi o acidi diluiti in zucchero saccarosio che viene poi fermentati in etanolo. La lignina che è anche presente nella biomassa viene normalmente utilizzato come combustibile per le caldaie di produzione di etanolo piante. Ci sono tre metodi principali di estrazione di zuccheri da biomasse. Questi sono concentrati idrolisi acida, idrolisi acida diluita e idrolisi enzimatica.

Concentrato processo di idrolisi acida
Il processo Arkanol funziona aggiungendo 70-77% di acido solforico al biomassa che è stato essiccato ad un contenuto di umidità del 10%. L'acido è aggiunto nel rapporto di 1,25 a 1 acido biomassa e la temperatura viene controllata a 50C. L'acqua viene quindi aggiunta per diluire l'acido al 20-30% e la miscela viene nuovamente riscaldato a 100C per 1 ora. Il gel prodotto da questa miscela viene quindi pressata a rilasciare una miscela di zucchero e di acido una colonna cromatografica viene utilizzato per separare la miscela di acidi e zuccheri.

Idrolisi acido diluito
diluito Il processo di idrolisi acida è una delle più antiche, i metodi più semplici ed efficienti di produzione di etanolo da biomasse. Acido diluito viene utilizzato per idrolizzare la biomassa di saccarosio. Il primo stadio utilizza 0,7% di acido solforico a 190C per idrolizzare la cellulosa hemi nella biomassa. La seconda fase è ottimizzata per ottenere la frazione di cellulosa più resistente. Questo è ottenuto utilizzando 0,4% di acido solforico al 215C.The idrolati liquidi vengono poi neutralizzata e recuperati dal processo.

Idrolisi enzimatica
Invece di utilizzare acido di idrolizzare la biomassa in saccarosio, possiamo usare enzimi per abbattere la biomassa in modo simile. Tuttavia questo processo è molto costoso ed è ancora nelle sue prime fasi di sviluppo.

Wet fresatura processi
di mais può essere trasformato in etanolo né dalla macinazione a secco o per via umida. Nel processo di macinazione a umido, il kernel di mais è immersa in acqua calda, questo aiuta ad abbattere le proteine e rilasciare il presente amido del mais e aiuta ad ammorbidire il kernel per il processo di fresatura. Il mais è poi lavorata per la produzione di prodotti di germe, fibra e amido. Il germe viene estratto per la produzione di olio di mais e la frazione di amido sottoposto a centrifugazione e saccharifcation per produrre torta glutine umido. L'etanolo viene poi estratto dal processo di distillazione. Il processo di macinazione a umido viene normalmente utilizzato nelle fabbriche che producono diverse centinaia di milioni di galloni di etanolo ogni anno.

Processo di macinazione a secco
Il processo di macinazione a secco comporta la pulizia e abbattere il kernel di mais in particelle fini mediante un processo di mulino a martelli. Questo crea una polvere con una consistenza tipo corso di farina. La polvere contiene il germe di grano, amido e fibre. Al fine di produrre una soluzione di zucchero, la miscela viene poi idrolizzato oppure suddivisi in zuccheri saccarosio utilizzando enzimi o un acido diluito. La miscela viene quindi raffreddata e lievito viene aggiunto per far fermentare la miscela in etanolo. Il processo di macinazione a secco è normalmente utilizzato nelle fabbriche che producono meno di 50 milioni di galloni di etanolo ogni anno.

Processo di fermentazione dello zucchero
Il processo di idrolisi rompe la parte cellulostic della biomassa o di mais in soluzioni di zucchero che possono poi essere fermentati in etanolo. Lievito viene aggiunto alla soluzione, che viene poi riscaldato. Il lievito contiene un enzima chiamato invertasi, che agisce da catalizzatore e aiuta a convertire gli zuccheri saccarosio in glucosio e fruttosio (entrambi C6H12O6). La reazione chimica è la seguente: 

 

Gli zuccheri fruttosio e glucosio poi reagire con un altro enzima chiamato zimasi, anch'esso contenuto nel lievito per produrre etanolo ed anidride carbonica. La reazione chimica è la seguente: 

 

Il processo di fermentazione dura circa tre giorni per completare e viene condotta ad una temperatura compresa tra 250C e 300C.

Processo di distillazione frazionata
L'etanolo, che è prodotto dal processo di fermentazione, contiene ancora una notevole quantità di acqua, che deve essere rimosso. Questo è realizzato utilizzando il processo di distillazione frazionata. Il processo di distillazione funziona facendo bollire l'acqua e la miscela di etanolo. Poiché etanolo ha un punto di ebollizione più basso (78.3C) rispetto a quella dell'acqua (100C), l'etanolo si trasforma in stato di vapore prima che l'acqua e può essere condensato e separati.

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