posibilităţi de reducere a poluarii prin folosirea bioetanolului
DESCRIPTION
Posibilităţi de reducere a poluarii prin folosirea bioetanoluluiTRANSCRIPT
2
Posibilităţi de reducere a poluării prin folosirea
bioetanolului
Bioetanolul este etanol (alcool etilic), acelaşi tip de alcool găsit în băuturile alcoolice . Acesta
este cel mai adesea folosit ca şi carburant, în principal ca un biocombustibil aditiv pentru benzină.
Producţia mondială de bioetanol, pentru transport, s-a triplat între 2000 şi 2007, crescând de la 17
miliarde la peste 52 miliarde de litri. Din 2007 până în 2008, procentul de etanol în benzină a crescut de
la 3,7% la 5,4%. În 2009, producţia de etanol din toată lumea a ajuns la 19.5 miliarde galoane (73,9
miliarde de litri).
Bioetanolul este utilizat la scară largă în Brazilia şi în Statele Unite şi, împreună, ambele ţări au
fost responsabile pentru 86 la sută din producţia mondială de bioetanol în 2009. Cele mai multe
autoturisme care circulă, astăzi, în SUA pot rula pe amestecuri de până la 10 % etanol. Folosirea unei
benzine cu conţinut de 10% de bietanol, este obligatorie în unele state şi oraşe din SUA.
Din 1976, guvernul brazilian a făcut obligatoriu amestecul bioetanolului cu benzina, iar din 2007
acest amestec este de aproximativ 25% etanol si 75% benzina (E25). În plus, până în decembrie 2010
Brazilia a avut o flota de 12 milioane de automobile şi camioane uşoare care puteau funcţiona cu un
amestec de benzină şi bioetanol şi peste 500 de mii de astel de motociclete.
Bioetanolul, spre deosebire de petrol, este o formă de energie regenerabilă care pot fi produsă din
materii prime de origine agricolă. Acestea poate fi din culturi frecvent ȋntȃlnite, cum ar fi cea de trestie
3
de zahăr, de cartofi şi de porumb. Cu toate acestea, au existat dezbateri cu privire la cȃt de folositor va fi
bioetanol ȋnlocuind benzina. Preocupările privind producerea şi utilizarea acestuia se referă la preţurile
alimentelor crescȃnde, datorită volumului mare de terenuri arabile pentru culturile necesare, precum şi
poluarea şi echilibrul energetic al întregului ciclu de producţie al bioetanolului, în special din porumb.
Descoperirile recente in ceea ce priveşte productia de etanol celulozic şi comercializarea acestuia, pot
înlătura unele ȋngrijorări de acest fel.
Surse
Bioetanolul este o sursă de energie regenerabilă, deoarece este generată prin utilizarea unei
resurse, lumina soarelui, care nu pot fi epuizate. Crearea de etanol începe cu fotosinteză care creaza
materia primă, precum trestia de zahăr sau porumb. Aceste materii prime sunt transformate în bioetanol.
Aproximativ 5% din etanolul produs ȋn lume din 2003 a fost de fapt un produs petrolier. Acesta
se face prin hidratarea catalitică de etilenă cu acid sulfuric ca şi catalizator Acesta poate fi, de asemenea,
obţinut din etilena sau acetilena , din carbură de calciu , cărbune , gaz petrolier, şi alte surse. Două
milioane de tone de etanol derivat din petrol se produc anual. Etanolul derivat din petrol (etanol sintetic)
este chimic identic cu bio-etanol şi pot fi diferenţiate doar prin datarea cu radiocarbon. [18]
Bioetanolul este obtinut, ȋn principal din materii prime de origine agricolă. Acestea sunt
considerate surse regenerabile, deoarece iau energia de la soare, prin fotosinteza. Furnizorii principali
de materie primă sunt plantele din Statele Unite, Europa şi Africa de Sud. Etanolul poate fi produs dintr-
o varietate de materii prime, cum ar fi trestia de zahăr, sfeclă de zahăr, orz , cânepă, floarea soarelui,
fructe, porumb, paie, bumbac O sursă alternativă, de producere a bioetanolului sunt micro-algele.
Anumite specii produc stocuri de lipide care merg pȃnă la procentul de 80% din greutatea lor, chiar daca
ȋntampina greutăţi de creştere din cauza lipsei azotului sau a luminii excesive. Acestea dau un randament
cu 30% mai mare, in ceea ce priveşte productia de bio-etanol decat plantele oleaginoase terestre precum
rapita si floarea soarelui
4
Procesul de producţie
Paşii de bază pentru producţia la scară largă de etanol sunt: fermentarea zaharurilor, distilarea ,
deshidratarea şi denaturare. Înainte de fermentare, unele culturi necesita hidroliza carbohidratior.
DenumireaProductie (tone/ha)
Sfecla de zahar
furajera
Sfecla de
zahar
Cartofi Porumb furajer
Porumb boabe
Grau Orz Ovaz
Amidon sau zahar
(%)
9,7 16,0 18 11 65 62 58 52
Productie (tone/ha)
102,66 47,73 28,43 47,52 5,82 4,53 4,19 3,43
Randament in etanol (l/100kg)
5,9 9,8 11,4 6,7 39,7 39,3 36,8 33,4
Productia de etanol
(l/ha)
6074,4 4658,4 3255,2 3188,6 2313,4 1782,6 1544,0 1147,3
Tehnologie
Din punct de vedere al caracteristicilor bioetanol-ului, acesta are o cifra octanica mai mare decat
benzina, de aici rezultand o ardere mai eficienta (implicit si emisii de CO2 mai reduse decat in cazul
motoarelor care functioneaza doar cu benzina, emisii fara sulfuri si hidrocarburi). Puterea energetica per
litru este insa mai mica (34%), fiind nevoie de mai mult combustibil pentru acelasi numar de kilometri.
Pentru atingerea unei eficiente cat mai ridicate, o masina trebuie dotata cu un motor exclusiv proiectat
pentru a functiona cu bioetanol, adica un motor cu o rata de compresie a amestecului combustibil mai
mare (valori apropiate de 20:1). Singurele autovehicule, actuale din europa, cu motoare special
proiectate pentru a rula cu bioetanol sunt autobuzele si camioanele, Scania fiind unul din pionierii in
acest domeniu.
5
Un studiu din 2004 al MIT şi un document anterior publicat de Society of Automotive Engineers
identifica o metodă de a exploata caracteristicile bioetanolului într-un mod substanţial mai eficient, decât
amestecandu-l cu benzină. Îmbunătăţirea constă în utilizarea injecţiei directe de alcool pur şi benzină, în
orice raport, de până la 100% din fiecare, într-un motor supraalimentat, de înaltă compresie, cu o
cilindree mică, rezultȃnd performanţe similare unui motor cu o capacitate cilindrică de doua ori mai
mare. Fiecare combustibil, e depozitat şi transportat separat, rezervorul pentru alcool fiind mai mic.
Motorul va funcţiona numai pe benzină, ȋn condiţiile unei necesităti reduse de putere, alcoolul fiind
injectat direct în cilindri numai atunci când este necesar, cum ar fi atunci cȃnd se accelerează puternic.
Ȋn acest fel se obţine o scădere a consumului de benzină şi a emisiilor de CO 2 cu pȃnă la 30%.
Din 1989 au existat, ȋn Suedia, motoare pe etanol, bazate pe principiul de funcţionare al unui
diesel. Acestea sunt folosite în principal în autobuze, dar de asemenea în camioane de distribuţie şi
camioanle care colectează deşeuri. Motoarele, făcute de Scania , au un raport de compresie modificat, şi
combustibilul (cunoscut sub numele de ED95) e, de asemenea, altul decȃt cel obişnuit, conţinȃnd etanol
ȋn proporţie de 93.6%.
Recordul mondial de viteză pe gheaţă (330,7 km/h) este deţinut de un automobil Bentley
Continental Supersports Cabrio. Exemplarul care a reuşit să intre în Cartea Recordurilor a fost echipat
cu motorul de serie al modelului britanic, dar carburantul folosit a fost bioetanol E85.
6
Figure 1 Bentley Continental Supersports Cabrio
Bioetanolul ȋn lume
Cei mai mari producătorii de bioetanol în 2009 au fost Statele Unite şi Brazilia, cu 10.75
miliarde galoane, reprezentând 89,07% din producţia mondială de 20.22 miliarde galoane (76.54
miliarde de litri). Puternic stimulate, împreună cu iniţiativele de dezvotare din celelalte ramuri ale
industriei, iau naştere industrii producătoare de bietanol ȋn ţări presum: Germania , Spania , Franţa ,
Suedia , China , Thailanda , Canada , Columbia , India , Australia şi unele ţări din America Centrală.
7
Brazilia
Brazilia deţine cel mai mare si mai de
succes program de biocombustibili din lume, care
implică producţia de bioetanol din trestia de zahăr.
În 2006 bioetanolul brazilian a furnizate 18% din
necesarul tării de combustibil, pentru transportul
rutier şi până în aprilie 2008, mai mult de 50% din
consumul de combustibil.
8
Ȋn Brazilia nu mai există autovehicule mici care să ruleaze pe benzină pură. Din anul 1977,
guvernul a făcut obligatoriu conţinutul de 20% etanol din benzină (E20), necesitȃnd doar o ajustare
minoră a motoarelor pe benzină pură. Astăzi amestecul obligatoriu este permis să varieze, la nivel
naţional, între 20% la 25% etanol ( E25 ), şi este utilizat de către toate vehiculele pe benzină şi hibride.
Industria constructoare de automobile, din Brazilia, a dezvoltat un autovehicul care poate rula cu orice
proporţie de benzină şi bioetanol.
Introdus pe piaţă în 2003, aceste
automobile au devenit un succes
comercial. În decembrie 2010, flota de
astel de autovehicule au ajuns la 12
milioane de automobile şi vehicule
comerciale uşoare, plus 515700 de
astfel de motociclete.
Aceste autovehicule flexibile din punctul de vedere al combustibiului sunt fabricate pentru a
tolera bioetanol hidratat ( E100 ), un azeotrop compus din 95.6% bioetanol şi 4,4% apă.
Figure 2 Pompă de alimentare cu etanol si benzină
9
Statele Unite ale Americii
Statele Unite produce si consuma bioetanol mai mult decât orice altă ţară din lume. Bioetanolului
ca şi combustibil dateaza de la Henry Ford , care a proiectat in 1896 prima masina sa, "cvadriciclul"
pentru a rula pe etanol pur. Apoi, în 1908, el a produs faimosul Ford Model T capabil să ruleze pe
benzina, etanol sau o combinaţie a ambelor.
Cele mai multe masini pe drum astăzi în SUA poat rula pe amestecuri de până la 10% etanol, şi
producătorii de autovehicule produc deja vehicule proiectate pentru a rula pe amestecuri avȃnd o
concentraţie de etanol mult mai mare.
În 2007 Portland, Oregon, a devenit primul oras din Statele Unite
care a solicita ca toate benzinele vândute în oraşu să conţină cel puţin
10% etanol. Din ianuarie 2008, trei state - Missouri, Minnesota, şi
Hawaii – cer ca bioetanol să fie amestecat benzina.
10
Europa
Consumul de bioetanol din Europa este cel mai mare în Germania, Suedia, Franţa şi Spania.
Europa produce echivalentul a 90% din consumul său (2006). Germania a produs circa 70% din
consumul său, Spania 60% şi Suedia 50% (2006). În Suedia există 792 benzinării E85 şi în Franţa, 131
staţii de benzină E85 cu mai mult de 550 în construcţie.
La data 17 septembrie 2007 a fost deschisă prima pompa de bioetanol in Reykjavik, Islanda.
Aceasta pompa fiind singura de acest gen din Islanda.
În Ţările de Jos, benzinele fără bio-aditivi sunt depăşite, din moment ce in UE a fost adoptată
legislaţia care necesită fracţiunea de origine nonminerală pentru a deveni minim 5,75% din volumul de
11
combustibil consumul total în 2010. Germania are cea mai bună infrastructură de biocarburanţi, oferind
atât E85, cȃt şi E50. Biocombustibil este impozitat la fel ca şi combustibil obişnuit.
Impactul asupra mediului. Poluarea mediului
În comparaţie cu benzina fără plumb, bioetanolul este mai prietenos cu mediul. Benzina produce
echivalentul a 2.44 kg / l CO 2 şi etanolul 1.94. De cȃnd bioetanolul conţine doar două treimi din energia
aceluiaşi voum de benzină, bioetanolul produce cu 19% mai mult CO 2 decât benzina, pentru aceeaşi
cantitate de energie eliberată. Clean Air Act impune adăugarea unor compuşi oxigenaţi pentru a reduce
emisiile de monoxid de carbon în Statele Unite.
Un studiu realizat de oamenii de stiinta de la Universitatea Stanford au descoperit că E85 ar
creşte riscul de decese datorate poluării aerului cu 9% comparativ cu benzina.
Ȋntr-un raport realizat de ActionAid, Birdlife International, ClientEarth, Biroul European pentru
Mediu, FERN, Friends of the Earth din Europa, Greenpeace, Transport & Environment si Wetlands
International se specifica faptul că ȋn planurile europene de promovare a biocombustibililor ii vor face
pe agricultori sa transforme 69.000 de km2 de pamant necultivat in plantatii, ceea ce ii priveaza pe
saraci de hrana si accelereaza schimbarile climatice, sustine un raport realizat de noua organizatii de
mediu. Impactul este cuantificat intr-o suprafata echivalenta cu Irlanda. Raportul sugereaza ca
12
biocombustibilii folositi in Europa in deceniul urmator vor genera intre 81% si 167% mai mult dioxid de
carbon decat combustibilii fosili.
Nouă grupuri de mediu au ajuns la această concluzie după ce au analizat datele oficiale despre
scopul Uniunii Europene de obţinere a 10% din combustibilul folosit ȋn transporturi din surse
regenerabile pana in 2020.
Echipa pe energie a Comisiei Europene susţine ȋnsă că pămȃntul necesar va fi gasit prin
recultivarea terenurilor agricole abandonate in Europa si Asia.
In acest an au aparut mai multe argumente stiintifice care pun la indoiala sustenabilitatea
obiectivului de 10%, insa oficialii europeni sustin ca doar doua treimi din aceasta tinta vor fi de fapt
indeplinite prin intermediul biocombustibililor, restul obiectivului fiind asigurat de masinile electrice.
Cu toate acestea, 23 din cele 27 de state membre si-au publicat strategiile nationale privind
energia regenerabila, in care sustin ca 9,5% din combustibilul pentru transporturi va fi biocombustibil in
2020, iar acesta va fi produs in proportie de 90% din culturi agricole, se arata in raport.
Dezbaterea in jurul biocombustibililor se axeaza pe schimbarile indirecte aduse de modificarea
culturilor. Astfel, daca un teren agricol pe care se cultiva porumb este transformat intr-o cultura pentru
biocombustibili, cineva va suferi de foame daca respectivul porumb nu este cultivat in alta parte.
De asemenea, arderea padurilor pentru a face loc culturilor duce la emiterea de cantitati foarte
mari de dioxid de carbon in atmosfera, care anuleaza posibilele beneficii pe care le-ar fi adus
biocombustibilii mediului.
Efectele indirecte ale strategiei UE pe biocombustibili vor genera intre 27 si 56 de milioane de
tone de gaze cu efect de sera pe an, se arata in raport. In cel mai rau caz, acest lucru ar echivala cu un
plus de 26 de milioane de masini pe strazile Europei.
Marea Britanie, Spania, Germania, Italia si Franta ar fi tarile cu cele mai mari cantitati
suplimentare de gaze cu efect de sera provenite din biocombustibili, generand plusuri de 13,3; 9,5; 8,6;
5,3 si, respectiv, 3,9 milioane de tone de dioxid de carbon pe an.
13
Specialisti pe energie ai CE sustin ca scaderea culturilor de cereale poate fi evitata in cativa ani
prin imbunatatirea recoltelor si cultivarea pamanturilor abandonate.De asemenea, prducatorii de
biocombustibili sustin ca oficialii UE nu ar trebui sa schimbe strategia de promovare a acestora pentru
inglobarea noilor dovezi, intrucat sunt incerte.