Etanol Yakıtı (Biyoetanol) Nedir? Nerelerde Kullanılır?
VIP VIP Üye
Etanol Yakıtı
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Etanol, otomobiller ve diğer motorlu araçlarda, tek başına bir yakıt olarak ya da benzine karıştırılan bir katkı maddesi olarak kullanılabilir.
Etanol, hava kirliliğini azaltmak ya da petrol ürünlerinin tüketimini azaltmak amacıyla, benzinle değişik oranlarda karıştırılarak kullanılabilir. En yaygın uygulamalar E10 ya da E85 diye bilinen sırasıyla %10 ve %85 etanol içeren karışımlardır.
Etanolün yakıt hücrelerinde kullanımı da yaygınlaşmaktadır.
Bitkilerden elde edilen etanol (biyo-etanol), sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak, sağladığı çevresel ve ekonomik yararlar nedeniyle, fosil yakıtlara göre avantajlar sağlamaktadır.
Etanol, yaygın olarak şeker kamışı ve mısırdan elde edilmektedir. Ancak etanol elde etmek için, bugün kullanılan teknolojiler, etanolden elde edilen enerjinin yaklaşık %70 fazlasını harcamayı gerektirdiğinden, hala fosil yakıtlar karşısında yeterince rekabet edici değildir.
Kaynaklar
Endüstriyel amaçlı etanol, petrol ürünlerinden, çoğunlukla etilenin, sülfrik asitle katalitik hidrasyonundan elde edilmektedir. Bu proses, alkollü içeceklerle alakalı, geleneksel fermantasyon yönteminden daha ekonomiktir. Aynı zamanda, eten ya da asetilen aracılığıyla, kalsiyum karbit, kömür, doğal gaz ve diğer kaynaklardan da elde edilebilir.
Bu güne kadar, kayda değer bir etanol yakıt programı dört ülke tarafından oluşturulmuştur: Brezilya, Kolombiya, ABD ve Çin. Brezilya örneğinde, etanol üreten kurumların bağımsız olarak karlı olabilmeleri için, hükümet tarafından, etanol endüstrisine ciddi yatırım yapılması gerekmektedir. Etanol, şeker kamışı, şeker pancarı, gine mısırı, dallı darı, arpa, kenevir, Hibiscus cannabinus, (tatlı) patates, manyok, ayçiçeği, meyveler, melas, kesik süt, mısır, mısır koçanı, hububat, buğday, tahta, kâğıt, saman, pamuk ve diğer biyokütleler ile çeşitli selüloz atıkları gibi pek çok farklı besin kaynağından elde edilebilir. Şeker kamışından etanol üretmek, mısıra göre daha verimlidir.
Artan etanol tüketiminin sonucu olarak, şeker kamışı ve mısır gibi besin kaynaklarına olan talep de artmıştır. Büyük ölçekte yakıt amaçlı zirai alkol üretimi, aynı zamanda geniş ve verimli ekilebilir alanlar ile suya olan talebi de artırmaktadır.
Üretimi
Etanol bir birinden çok farklı besin kaynaklarından, pek çok farklı yöntemle üretilebilir. Brezilya etanol üretiminde temel besin kaynağı olarak şeker kamışını kullanırken, kaynaklar kısmında belirtildiği gibi pek çok farklı besin kaynağının kullanılması mümkündür. Brezilya'nın hangi yöntemle etanol ürettiğine dair Brezilya'da etanol yakıtı üretimi (ingilizce) sayfasını inceleyebilirsiniz. Dallı darı etanol üretiminde mısıra göre iki kat daha verimlidir. Etanol üretiminin temel adımları: rafine ederek nişasta haline getirmek, sıvılaştırmak ve sakarifikasyon (hidroliz yöntemi ile nişasta glikoza dönüşür), fermentasyon, damıtma, dehidrasyon ve opsiyonel olarak denaturasyon. Fermentasyon sırasında karbondioksit gazı açığa çıkar.
Fermentasyon yöntemi ile üretilen etanol sonucunda suda çözünmüş etanol elde edilir. Etanolün bir yakıt olarak kullanılabilmesi için suyun uzaklaştırılması gerekmektedir. En eski yöntem, basitçe damıtmaktır, fakat bu yöntemle, su etanol karışımı azotrop oluştuğu için %95-96 saflıktan öteye gitmek mümkün değildir. Çözelti karışımı damıtmayı sürdürerek, %96'dan daha saf etanol elde edilmesi mümkün değildir.
Benzinle karıştırabilmek için, en az %95.5 ile %99.9 arasında bir saflığa ihtiyaç duyulmaktadır. En yaygın saflaştırma yöntemi, moleküler elek kullanarak fiziksel absorblama prosesidir.
Geçmişte, çiftçiler kendi etanollerini damıtırken, damıtım sürecinin bir parçası olarak ısı plakalarından yararlanırlarmış. ısı plakaları, çoğunlukla, etanolün içine karışabilen kurşun içerirlermiş. Bu şekilde kontamine olmuş yakıtın yakılması sonucu sinir sitemine zarar verebilen kurşun havaya karışırmış. Bugün etanol yakıtı, özel olarak yetiştirilen bitkilerden, kurşun içermeyen yöntemlerle elde edilmektedir.
Etanol Yakıtı Karışımları
Genel olarak, bir benzin karışımındaki etanol miktarı yükseldikçe, standard araba motorları için uygunluğu azalmaktadır. Saf etanol kauçuk ve plastiklerle reaksiyona girdiği ya da onları çözdüğü için tadilat görmemiş motorlarda direk olarak kullanılamaz. Ek olarak saf etanol (116 AKI, 129 RON), normal benzine (86/87 AKI, 91/92 RON)göre çok daha yüksek oktan oranına sahiptir.Bu nedenle, en fazla yarar için, ateşleme zamanı ve sıkıştırma oranının değiştirilmesini gerektirir. Saf benzin yakıtlı bir aracı, saf etanol yakıtlı bir araca dönüştürmek için, alan olarak %30-40 kadar daha büyük karbüratör kullanımını gerektirir. (Metanol kullanımı ise kabaca %50 daha da büyük yüzey alanı gerektirmektedir. Etanolle çalışan motorlar, 13 °C'nin altındaki sıcaklıklarda yanmayı maksimize edebilmek ve yanmamış, buharlaşmamış etanolü minimize edebilmek için, soğuk ortamda çalıştırma sistemine ihtiyaç duyarlar. Etanolün %10 ile %30 arasında bir karışımda kullanılması durumunda, hiçbir motor tadilatına ihtiyaç duyulmamaktadır. Pek çok yeni araç, bu oranlardaki karışımlarda güvenle çalışabilirler.
1999 yılndan başlayarak, dünyada artan sayıda pek çok araç, tadilat gerektirmeksizin, %0 etanolden %85 etanole kadar çalışabilecek şekilde üretilmişlerdir. Pek çok hafif kamyon, kamyonet ve SUV, dual yakıt ya da esnek yakıtlı araç olarak üretilmektedir. Bu motorlar, yakıt cinsini otomatik olarak belirleyerek motor davranışlarını, temel olarak, silindirin içerisindeki hava yakıt karışımıyla ayarlarlar.
Etanol ve Hidrojen
Alternatif bir yakıt olarak analiz edilmeye devam eden hidrojen, diğer yandan da, bir hidrojen ekonomisini yaratmaktadır. Diğer yakıtlarla karşılaştırıldığında, gaz halindeyken çok fazla hacim kaplayan hidrojen için lojistik en önemli sorun olarak görünmektedir. Hidrojenin taşınabilmesi için mümkün görünen bir çözüm, etanolün kullanılmasıdır. Daha sonra hidrojen, yeniden şekillendirici içerisinde, bağ kurduğu karbondan ayrıştırılarak, yakıt hücrelerini doldurmak için kullanılabilir. Alternatif olarak, bazı yakıt hücreleri (Direk etanol yakıt hücreleri), etanol ya da metanolün direk dökülmesi suretiyle de doldurulabilir. 2005 yılında, yakıt hücrelerinin metanolü etanolden çok daha verimli tüketebildiği gözlemlenmiştir.
2004 yılının başlarında, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, etanolün bir katalist yığınından beslendiği ve çıktısı hidrojenin yakıt hücreleri için uygun olduğu, basit bir etanol reaktörü bulduklarını açıkladılar. Cihaz, yaklaşık 700 °C'de gerçekleşen ilk tepkime için, rodyum-seryum katalisti kullanır. İlk tepkime esnasında etanol, su buharı ve oksijen karışarak, tepkime sonucunda oldukça yüksek miktarda hidrojen üretirler. Ne yazık ki, tepkimeyle birlikte karbonmonoksit gazı da açığa çıkar. Zehirli bir gaz olan karbonmonoksitin bir başka katalistten geçirilerek karbondioksite dönüşmesi gerekir. Cihazın son çıktısı, yaklaşık olarak %50 hidrojen, %30 azot gazı ve kalan %20 de karbondioksit gazıdır. Gerek azot gerekse karbondioksit yakıt hücrelerine pompalandıkları zaman etkisiz gaz davranışı sergilerler.
EEI, biyokütlelerden bütanol elde etmek üzere yani bir metod geliştirmiştir. Bu proses, etanolün yan ürün çıktılarını azaltmak üzere, iki farklı mikro organizmanın sırası ile kullanılması şeklinde gerçekleşir. İlginç bir şekilde, bu işlem sonucunda, bütanolün yanı sıra oldukça yüksek miktarda hidrojen açığa çıkar.
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Sponsorlu Bağlantılar
Etanol, otomobiller ve diğer motorlu araçlarda, tek başına bir yakıt olarak ya da benzine karıştırılan bir katkı maddesi olarak kullanılabilir.
Etanol, hava kirliliğini azaltmak ya da petrol ürünlerinin tüketimini azaltmak amacıyla, benzinle değişik oranlarda karıştırılarak kullanılabilir. En yaygın uygulamalar E10 ya da E85 diye bilinen sırasıyla %10 ve %85 etanol içeren karışımlardır.
Etanolün yakıt hücrelerinde kullanımı da yaygınlaşmaktadır.
Bitkilerden elde edilen etanol (biyo-etanol), sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak, sağladığı çevresel ve ekonomik yararlar nedeniyle, fosil yakıtlara göre avantajlar sağlamaktadır.
Etanol, yaygın olarak şeker kamışı ve mısırdan elde edilmektedir. Ancak etanol elde etmek için, bugün kullanılan teknolojiler, etanolden elde edilen enerjinin yaklaşık %70 fazlasını harcamayı gerektirdiğinden, hala fosil yakıtlar karşısında yeterince rekabet edici değildir.
Kaynaklar
Şeker Kamışı mahsulü. Brezilya yabancı petrole bağımlılığını, şeker kamışından mamül etanol kullanarak kısmen çözmüştür.
Endüstriyel amaçlı etanol, petrol ürünlerinden, çoğunlukla etilenin, sülfrik asitle katalitik hidrasyonundan elde edilmektedir. Bu proses, alkollü içeceklerle alakalı, geleneksel fermantasyon yönteminden daha ekonomiktir. Aynı zamanda, eten ya da asetilen aracılığıyla, kalsiyum karbit, kömür, doğal gaz ve diğer kaynaklardan da elde edilebilir.
Bu güne kadar, kayda değer bir etanol yakıt programı dört ülke tarafından oluşturulmuştur: Brezilya, Kolombiya, ABD ve Çin. Brezilya örneğinde, etanol üreten kurumların bağımsız olarak karlı olabilmeleri için, hükümet tarafından, etanol endüstrisine ciddi yatırım yapılması gerekmektedir. Etanol, şeker kamışı, şeker pancarı, gine mısırı, dallı darı, arpa, kenevir, Hibiscus cannabinus, (tatlı) patates, manyok, ayçiçeği, meyveler, melas, kesik süt, mısır, mısır koçanı, hububat, buğday, tahta, kâğıt, saman, pamuk ve diğer biyokütleler ile çeşitli selüloz atıkları gibi pek çok farklı besin kaynağından elde edilebilir. Şeker kamışından etanol üretmek, mısıra göre daha verimlidir.
Güney Afrika'da mısır tarlası
Artan etanol tüketiminin sonucu olarak, şeker kamışı ve mısır gibi besin kaynaklarına olan talep de artmıştır. Büyük ölçekte yakıt amaçlı zirai alkol üretimi, aynı zamanda geniş ve verimli ekilebilir alanlar ile suya olan talebi de artırmaktadır.
Üretimi
Dallı Darı
Etanol bir birinden çok farklı besin kaynaklarından, pek çok farklı yöntemle üretilebilir. Brezilya etanol üretiminde temel besin kaynağı olarak şeker kamışını kullanırken, kaynaklar kısmında belirtildiği gibi pek çok farklı besin kaynağının kullanılması mümkündür. Brezilya'nın hangi yöntemle etanol ürettiğine dair Brezilya'da etanol yakıtı üretimi (ingilizce) sayfasını inceleyebilirsiniz. Dallı darı etanol üretiminde mısıra göre iki kat daha verimlidir. Etanol üretiminin temel adımları: rafine ederek nişasta haline getirmek, sıvılaştırmak ve sakarifikasyon (hidroliz yöntemi ile nişasta glikoza dönüşür), fermentasyon, damıtma, dehidrasyon ve opsiyonel olarak denaturasyon. Fermentasyon sırasında karbondioksit gazı açığa çıkar.
Fermentasyon yöntemi ile üretilen etanol sonucunda suda çözünmüş etanol elde edilir. Etanolün bir yakıt olarak kullanılabilmesi için suyun uzaklaştırılması gerekmektedir. En eski yöntem, basitçe damıtmaktır, fakat bu yöntemle, su etanol karışımı azotrop oluştuğu için %95-96 saflıktan öteye gitmek mümkün değildir. Çözelti karışımı damıtmayı sürdürerek, %96'dan daha saf etanol elde edilmesi mümkün değildir.
Benzinle karıştırabilmek için, en az %95.5 ile %99.9 arasında bir saflığa ihtiyaç duyulmaktadır. En yaygın saflaştırma yöntemi, moleküler elek kullanarak fiziksel absorblama prosesidir.
Geçmişte, çiftçiler kendi etanollerini damıtırken, damıtım sürecinin bir parçası olarak ısı plakalarından yararlanırlarmış. ısı plakaları, çoğunlukla, etanolün içine karışabilen kurşun içerirlermiş. Bu şekilde kontamine olmuş yakıtın yakılması sonucu sinir sitemine zarar verebilen kurşun havaya karışırmış. Bugün etanol yakıtı, özel olarak yetiştirilen bitkilerden, kurşun içermeyen yöntemlerle elde edilmektedir.
Etanol Yakıtı Karışımları
Genel olarak, bir benzin karışımındaki etanol miktarı yükseldikçe, standard araba motorları için uygunluğu azalmaktadır. Saf etanol kauçuk ve plastiklerle reaksiyona girdiği ya da onları çözdüğü için tadilat görmemiş motorlarda direk olarak kullanılamaz. Ek olarak saf etanol (116 AKI, 129 RON), normal benzine (86/87 AKI, 91/92 RON)göre çok daha yüksek oktan oranına sahiptir.Bu nedenle, en fazla yarar için, ateşleme zamanı ve sıkıştırma oranının değiştirilmesini gerektirir. Saf benzin yakıtlı bir aracı, saf etanol yakıtlı bir araca dönüştürmek için, alan olarak %30-40 kadar daha büyük karbüratör kullanımını gerektirir. (Metanol kullanımı ise kabaca %50 daha da büyük yüzey alanı gerektirmektedir. Etanolle çalışan motorlar, 13 °C'nin altındaki sıcaklıklarda yanmayı maksimize edebilmek ve yanmamış, buharlaşmamış etanolü minimize edebilmek için, soğuk ortamda çalıştırma sistemine ihtiyaç duyarlar. Etanolün %10 ile %30 arasında bir karışımda kullanılması durumunda, hiçbir motor tadilatına ihtiyaç duyulmamaktadır. Pek çok yeni araç, bu oranlardaki karışımlarda güvenle çalışabilirler.
1999 yılndan başlayarak, dünyada artan sayıda pek çok araç, tadilat gerektirmeksizin, %0 etanolden %85 etanole kadar çalışabilecek şekilde üretilmişlerdir. Pek çok hafif kamyon, kamyonet ve SUV, dual yakıt ya da esnek yakıtlı araç olarak üretilmektedir. Bu motorlar, yakıt cinsini otomatik olarak belirleyerek motor davranışlarını, temel olarak, silindirin içerisindeki hava yakıt karışımıyla ayarlarlar.
Etanol ve Hidrojen
Alternatif bir yakıt olarak analiz edilmeye devam eden hidrojen, diğer yandan da, bir hidrojen ekonomisini yaratmaktadır. Diğer yakıtlarla karşılaştırıldığında, gaz halindeyken çok fazla hacim kaplayan hidrojen için lojistik en önemli sorun olarak görünmektedir. Hidrojenin taşınabilmesi için mümkün görünen bir çözüm, etanolün kullanılmasıdır. Daha sonra hidrojen, yeniden şekillendirici içerisinde, bağ kurduğu karbondan ayrıştırılarak, yakıt hücrelerini doldurmak için kullanılabilir. Alternatif olarak, bazı yakıt hücreleri (Direk etanol yakıt hücreleri), etanol ya da metanolün direk dökülmesi suretiyle de doldurulabilir. 2005 yılında, yakıt hücrelerinin metanolü etanolden çok daha verimli tüketebildiği gözlemlenmiştir.
2004 yılının başlarında, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, etanolün bir katalist yığınından beslendiği ve çıktısı hidrojenin yakıt hücreleri için uygun olduğu, basit bir etanol reaktörü bulduklarını açıkladılar. Cihaz, yaklaşık 700 °C'de gerçekleşen ilk tepkime için, rodyum-seryum katalisti kullanır. İlk tepkime esnasında etanol, su buharı ve oksijen karışarak, tepkime sonucunda oldukça yüksek miktarda hidrojen üretirler. Ne yazık ki, tepkimeyle birlikte karbonmonoksit gazı da açığa çıkar. Zehirli bir gaz olan karbonmonoksitin bir başka katalistten geçirilerek karbondioksite dönüşmesi gerekir. Cihazın son çıktısı, yaklaşık olarak %50 hidrojen, %30 azot gazı ve kalan %20 de karbondioksit gazıdır. Gerek azot gerekse karbondioksit yakıt hücrelerine pompalandıkları zaman etkisiz gaz davranışı sergilerler.
EEI, biyokütlelerden bütanol elde etmek üzere yani bir metod geliştirmiştir. Bu proses, etanolün yan ürün çıktılarını azaltmak üzere, iki farklı mikro organizmanın sırası ile kullanılması şeklinde gerçekleşir. İlginç bir şekilde, bu işlem sonucunda, bütanolün yanı sıra oldukça yüksek miktarda hidrojen açığa çıkar.
Tanrı varsa eğer, ruhumu kutsasın... Ruhum varsa eğer!
