بیواتانول و کاربردهای آن

اتانول یا الکل‌اتیلیک با فرمول شیمیاییC₂H₅OH  را می‌توان به دو روش پتروشیمیایی (هیدراسیون یا به عبارتی احیای غیرمستقیم و یا احیای مستقیم گاز اتیلن) و زیستی تولید کرد. بیواتانول یا اتانول‌زیستی توسط تخمیر اجزای کربوهیدراتی مواد گیاهی تولید می‌شود. روش‌های مرسوم تولید بیواتانول که به سوخت‌های زیستی نسل اول معروف‌ هستند، بر پایه استفاده از محصولات نشاسته‌ای مانند ذرت و گندم و محصولات قندی مانند نیشکر و چغندرقند هستند. با این حال، کشت محصولات زراعی جایگزین مانند سورگوم شیرین فرصت‌های جدیدی را در جهان به ویژه در مناطق گرم و خشک از جمله جنوب و شرق اروپا ایجاد می‌کند. سورگوم شیرین به آب و مواد مغذی کمتری نیاز دارد و محتوای قند قابل تخمیر بیشتر و دوره رشد کوتاه‌تری نسبت به نیشکر دارد.

علاوه بر این، توسعه فناوری استفاده از مواد لیگنوسلولوزی به این معناست که نه تنها می‌توان از نشاسته و محصولات قندی حاوی انرژی بالا استفاده نمود، بلکه از زیست‌‌توده‌های چوبی یا زیست‌توده‌ی جنگل‌ها نیز می‌توان استفاده کرد. این توسعه به عنوان نسل دوم سوخت‌های زیستی شناخته می‌شود. این روند در مقایسه با تولید بیواتانول به روش مرسوم گران‌تر است.

در شکل زیر مواد اولیه مورد استفاده در تولید بیواتانول به طور خلاصه آورده شده است.

(شکل 1)

وجه تمایز اصلی اتانول تولیدی به روش پتروشیمیایی (یا به اصطلاح، اتانول سنتزی) با بیواتانول این است که مورد اول جزو مواد و انرژی‌های تجدید ناپذیر با منشأ فسیلی به شمار می‌آید؛ درصورتی که بیواتانول، سوختی تجدید پذیر با منشأ غیر فسیلی محسوب می‌شود. اتانول سنتزی که از مواد نفتی تولید می‌شود، محدود به یک بازار بسیار کوچک است و به دلیل تجدید پذیر نبودن، کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. به همین دلیل در سال‌های اخیر تمرکز محققان و هم‌چنین دولت‌ها بر تولید اتانول زیستی و استفاده از آن در موارد مختلف، افزایش یافته است.

اتانول چه زیستی باشد چه شیمیایی، به عنوان یک ماده آلی کاربردهای فراوانی مانند نوشیدنی‌های الکلی، حلال، ماده اولیه در سنتز مواد شیمیایی، سلول‌های سوختی و سوخت دارد؛ در ادامه برخی از کاربردهای آن را به صورت خلاصه شرح می‌دهیم.

استفاده از اتانول به عنوان حلال

 اتانول بعد از آب مهم‌ترین حلال است. کاربردهای تجاری اصلی اتانول به عنوان حلال در ساخت مواد آرایشی و بهداشتی، محصولات شوینده، مواد ضدعفونی‌کننده‌، دارو، پوشش سطح و در فرایندهای غذایی است.

استفاده از اتانول به عنوان ماده اولیه در سنتز مواد شیمیایی

اتانول جهت ساخت مواد مختلفی مانند استالدهید، بوتادی‌ان، دی‌اتیل‌اتر، اتیل‌استات، اتیلن، گلیکول‌اتر، سرکه و ... استفاده می‌شود. در برخی کشورها مانند برزیل، تولید بسیاری از مواد شیمیایی از اتانول صورت می‌گیرد.

استفاده از بیواتانول در سلول‌های سوختی

سلول‌های سوختی از جمله مواردی هستند که در آن‌ها از اتانول برای تولید گرما و قدرت استفاده می‌شود. سلول‌های سوختی توسط ترکیبی از سوخت هیدروژن و اکسیژن از هوا برای تولید انرژی الکتریکی، بخار آب و حرارت به عنوان محصولات جانبی، عمل می‌کنند. تعدادی از سلول‌های سوختی می‌توانند از بیواتانول مانند سوخت‌های فسیلی استفاده کنند که ممکن است جهت تبدیل آن به هیدروژن به یک اصلاح‌کننده نیاز باشد.

استفاده از اتانول به عنوان سوخت

در سال‌های اخیر، به طور عمده در واکنش به تولید متغیر سوخت و تلاش برای کاهش انتشار کربن‌دی‌اکسید، بیواتانول به یکی از امیدوارکننده‌ترین سوخت‌های زیستی و تنها جایگزین قابل‌استفاده برای سوخت‌های فسیلی تبدیل شده است. برای مثال تعهد اتحادیه اروپا بر اساس سندهای موجود در زمینه ارتقاء سوخت‌های زیستی برای حمل‌ونقل تا سال 2010، 5.75 درصد از کل سوخت حمل‌و‌نقل بوده است که تا سال 2020 این میزان را به 10 درصد افزایش داده است.