燃料乙醇

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]

瑞典市場,Saab 9-3型號SportCombi BioPower. 這是Saab推出的第二個E85靈活燃料的車型。

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[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「加侖汽油當量英語Gasoline gallon equivalent」(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

 
乙醇分子的結構。所有的化學鍵都是單鍵

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。

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 + 熱

生產

 
甘蔗豐收。
 
南非的玉米田。
 
柳枝稷

液化

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

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

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於糖。植物的兩個主要組成部分,澱粉纖維素,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

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

參考文獻

  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. (原始內容存檔於2012-10-31). 
  2. ^ 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). 
  3. ^ 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). 
  4. ^ BG=billion gallon=十億美制液體加侖
  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]. (原始內容存檔於2022-06-09). 
  6. ^ Gasoline Gallon Equivalent (GGE) Definition. energy.gov. [2011-10-12]. (原始內容存檔於2011-10-07). 
  7. ^ 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).