Bioetanolul din trestia de zahăr

Capitolul I

Generalităţi:

In prezent, principalii biocarburanti existenti sunt: bioetanolul, biodiesel-ul si biogazul. Bioetanolul este definit ca alcoolul etilic de provenienta naturala. Materiile prime utilizate in fabricarea etanolului sunt:

-materii prime glucidice: trestie de zahar, sfecla de zahar, sorgul zaharat, unele fructe etc.;

-materii prime amidonoase : porumbul, graul, cartoful, maniocul;

-materii prime lignocelulozice : lemnul si alte materiale din plante fibroase.

Cea mai importanta sursa de obtinere a bioetanolului, din punct de vedere cantitativ, o reprezinta materiile prime lignocelulozice sub forma de deseuri agricole (paie de cereale si orez, bagasa - deseuri de trestie de zahar, fibre si deseuri de bumbac etc.), culturi erbacee destinate acestui scop, deseuri industriale etc.

Obtinerea bioetanolului din surse bogate in glucide este un proces ce are la baza fermentatia glucidelor cu 6 atomi de carbon in etanol, cu ajutorul tulpinilor de drojdii, un proces relativ simplu; in schimb, transformarea materialelor lignocelulozice in glucide fermentescibile este un proces mai dificil. Disponibilitatea materiei prime constituie una din constrangerile majore actuale pentru a dezvolta fabricarea si utilizarea acestui biocarburant.

Biodieselul, din punct de vedere chimic, este un amestec de mono-alchil esteri ai acizilor grasi, obtinut in mod obisnuit prin reactia de transesterificare a trigliceridelor cu un alcool inferior. Combustibilul biodiesel prezinta o serie de avantaje comparativ cu combustibilul diesel provenit din petrol, fiind mai putin poluant, biodegradabil si obtinut din surse regenerabile. Sursele obisnuite de trigliceride utilizate pentru obtinerea de biodiesel le constituie uleiurile vegetale si grasimile animale.

Bioetanolul este un alcool tehnic cu concentraţia de 99,8 % din volum, iar spirtul alimentar conţine – 99,6 % alcool şi este rectificat în vederea utilizării lui la producerea băuturilor alcoolice şi în medicină. Originalitatea tehnologiei de prelucrare complexă a grâului şi a porumbului pentru obţinerea bioetanolului, constă în producerea suplimentară, pe lânga bioetanol, şi a altor produse cum ar fi germenii şi glutenul, utilizate în industria alimentară, farmaceutică şi în zootehnie - ca adaos în furaje. Totodată, din deşeurile tehnologice se obţin şroturi, de asemenea, pentru hrana vitelor.

Una din priorităţi a tehnologiei de producere a bioetanolului constă în folosirea utilajelor şi a proceselor tehnologice de la fabricile de prelucrare a grâului şi a porumbului pentru spirt alimentar.

Un alt avantaj - utilizarea fracţiilor-cap şi fracţiilor-coadă, obţinute în procesul de distilare la fabricile de vin şi spirt, în producerea bioetanolului. În acest sens este aplicată metoda de prelucrare a spirtului brut în bioetanol prin folosirea sitelor moleculare.

Introducere

Bioetanolul este cel mai frecvent utilizat biocombustibil pentru substituirea benzinei. Acesta poate fi amestecat cu benzina in orice concentratie pana la etanol pur (E100). Cele doua culturi cel mai mult utilizate pentru producerea de etanol sunt trestia de zahar si porumbul. Trestia de zahar este principala materie prima in Brazilia, in timp ce in SUA este porumbul. Brazilia este lider mondial in ce priveste productia de etanol. Litera ‘E’ este utilizata pentru combustibilii care contin etanol. De exemplu, E85 este utilizat pentru a desemna amestecul de 85 procente etanol cu 15 procente benzina.

Producere

Etanolul este fabricat prin conversia microbiala a materialelor din biomasa prin fermentare. Etanolul contine 35 procente oxigen. Procesul de producere consta in conversia biomasei in zaharoze fermentabile, fermentarea zaharozelor in etanol si separarea si purificarea etanolului. Initial fermentarea produce etanol ce contine o cantitate considerabila de apa. Distilarea indeparteaza majoritatea apei pentru a extrage circa 95 procente de etanol pur, echilibrul fiind apa.

Utilizare

Etanolul este produs in Europa din sfecla de zahar si grau, ambele fiind mult mai scumpe decat trestia de zahar din care deriva etanol. In 2003, productia de bioetanol atingea 370 milioane litri. Cifra corespunzatoare in UE-25 in 2003 era de 570 milioane litri. Atat Franta cat si Spania au infiintat industrii de etanol combustibil unde etanolul nu este utilizat in mod direct ci transformat in ETBE. In 2003, cei mai mari consumatori erau Spania cu 200 milioane litri, Suedia cu 180 milioane litri si Franta cu 100 milioane litri. Suedia utilizeaza etanol E5 cat si E85. Polonia era imediat in urma, producand si consumand 80 milioane litri de bioetanol. Parlamentul german a scutit toti biocombustibilii pentru incalzire si transport de taxa pe ulei mineral (pana la finele anului 2006). Scutirea de taxa pentru etanol, de circa 0,655euro/litru, este considerabil mai mare decat cele din America si este intre cele mai mari din lume (Corre 2004). In contrast, in 2003 Adunarea Generala din Franta a votat reducerea taxei de ajutor de la 0,502 euro la 0,38 euro per litru (Automotive Environment Analyst 2003a).

Intre cei mai mari trei consumatori, Spania si Suedia garanteaza 100% scutirea de taxe pentru trecerea de pe benzina pe etanol, iar Franta o scutire de 63 - 65% (Corre 2004).

Avantaje

1. Se reduc emisiile gazelor cu efect de sera

2. Ajuta la reducerea emisiilor de monoxid de carbon (CO), a hidrocarburilor, din gazele de evacuare, indeosebi in zone cu clima rece

3. ajuta la dezvoltarea rurala

4. sporeste numarul locurilor de munca in sectorul materiilor prime

Dezavantaje

1. Una dintre principalele temeri in utilizarea biocombustibililor este competitia cu productia de alimente (care va scadea odata cu producerea etanolului din celuloza).

2. Acest prim dezavantaj este legat de cea de-a doua problema. Eliberarea noilor terenuri implica deseori calcinare prin ardere, ceea ce poate duce la emisii considerabile de dioxid de carbon. Acest lucru poate determina o deteriorare a mediului cum este despadurirea sau deteriorarea fertilitatii solului datorita reducerii materiei organice.

3. Un dezavantaj suplimentar in utilizarea etanolului, ca si majoritatea biocombustibililor, este costul de producere. Asa cum s-a mentionat anterior, cu exceptia Braziliei, nu se poate oferi producerea de etanol la un pret mic, la nivel mondial. Producerea din celuloza va face etanolul mai ieftin.

4. Cantitati mari de apa.