5.Metode de obţinere a bioetanolului

Bioetanolul este de departe cel mai folosit biocombustibil pentru transport.

Producţia de bioetanol din biomasa este o modalitate de a reduce atât consumul de ţiţei

precum şi o modalitate de reduce poluarea mediului. Bioetanolul poate fi produs din

diferite tipuri de materii prime. Aceste materii prime sunt clasificate în trei categorii:

zaharuri simple, amidonoase şi lignocelulozǎ. Preţul materiilor prime este foarte volatil,

ceea ce poate afecta destul de mult costurile producţiei de bioetanol. O problemǎ majorǎ

a producţiei de bioetanol este disponibilitatea de materii prime necesarǎ producţiei.

Biomasa lignocelulozicǎ este materia primǎ cea mai promiţǎtoare având în vedere

disponibilitatea mare şi costul scǎzut, însǎ producţia comercialǎ la scarǎ largǎ de

bioetanol din materiale lignocelulozice nu a fost încǎ pusǎ în aplicare. [14]

5.1. Materii prime care conţin zaharozǎ

Trestia de zahǎr, fie sub formǎ de suc sau melasǎ de trestie de zahǎr, este cea mai

importantǎ materie primǎ utilizatǎ în ţǎrile tropicale şi subtropicale pentru producerea de

etanol. În ţǎrile europene, melasa de sfeclǎ este cea mai importantǎ materie primǎ care

conţine zahǎr. Pe lângǎ aceste culturi energetice, sorgul dulce a devenit o materie primǎ

importantǎ având în vedere perspectiva cǎ din tulpinile sale poate fi extras un suc cu un

conţinut ridicat de zaharozǎ, cerealele sale conţin o mare cantitate de amidon, iar resturile

vegetale provenite din culturile acestor plante reprezintǎ o sursǎ importantǎ de biomasǎ

lignocelulozicǎ. Conversia zaharozei este mai uşor de realizat în comparaţie cu cea a

amidonului şi biomasei lignocelulozice, din cauzǎ cǎ zaharoza nu necesitǎ etapa de

hidrolizǎ.

În ceea ce priveşte proiectarea proceselor de producţie a etanolului din materii

prime care conţin zaharozǎ, disponibilitatea şi costurile de transport ale materiei prime

joacǎ un rol important. S-au efectuat analize economice detaliate ale producţiei de etanol

hidratat (azeotrop) din melasǎ, iar rezultatele lor au arǎtat cǎ costul materiilor prime

reprezintǎ 70% din preţul etanolului final. De asemenea s-au propus reguli pentru

optimizarea dimensionǎrii unei fabrici pentru producerea de etanol din trestie de zahǎr,

obţinând o relaţie simplǎ între costurile de transport de materie primǎ, precum şi costurile

23

de producţie. De asemenea, aceste studii au arǎtat cǎ, costurile de transport pe unitatea de

produs de etanol corespund la 0.4-0.6 din unitatea de producţie. În plus, utilizarea

culturilor combinate din trestie de zahǎr şi sorg dulce poate reduce costurile de producţie

în condiţiile din Australia. Posibilitatea de a produce etanol combustibil din suc de sorg

dulce, în China de Nord a fost examinatǎ de asemenea. Astfel s-au recomandat

conceperea centralelor flexibile capabile sǎ producǎ etanol atât din zahǎr cât şi din suc de

sorg dulce, având în vedere conceperea centralelor flexibile capabile sǎ producǎ etanol

atât din zahǎr cât şi din suc de sorg dulce, având în vedere volatilitatea pieţei zahǎrului. În

plus, producţia de etanol din reziduurile rezultate din culturile de sorg dulce este propusǎ

în locul arderii pentru producerea de energie.

Figura 5.1. Schema fluxului de operaţii pentru procesul de obţinere a etanolului din trestie de zahǎr [14]

24

5.2. Materii prime amidonoase

Pentru a produce etanol din amidon este necesar sǎ se rupǎ lanţurile acestor

carbohidraţi pentru a obţine sirop de glucozǎ, care poate fi transformat mai departe în

etanol de cǎtre drojdii. Acest tip de materie primǎ este cea mai utilizatǎ pentru producerea

de etanol în America de Nord şi Europa. Porumbul şi grâul sunt principalele surse de

amidon. În ţǎrile tropicale, pentru producţia de etanol din culturi amidonoase pot fi

folosite culturile de tuberculi.

Evaluarea economicǎ a diferitelor materiale amidonoase pentru producerea de

etanol a fost tratatǎ în diferite studii. Potrivit acestor studii, în cazul Regatului Unit, în

condiţiile în care preţul pe tona de grâu este de 115€, costurile nete de etanol sunt

calculate la 0.38€ pe litru, dar dacǎ grâul este cultivat alǎturi de alte plante se obţine un

preţ de 45€ pe tona, costurile de etanol poate scǎdea la 0.21€ pe litru [11].

Figura 5.2. Schema fluxului de operaţii pentru obţinerea bioetanolului din porumb[15]

25

5.3. Biomasa lignocelulozicǎ

În prezent, o mulţime de studii cu privire la utilizarea biomasei lignocelulozice

pentru producerea de etanol combustibil se desfaşoarǎ la nivel modial. Pentru ţările în

care cultivarea culturilor energetice este dificilă, materialele lignocelulozice sunt o

opţiune atractivă pentru producţia de biocarburanţi. Principala provocare în conversia

biomasei în etanol este pasul pretratare. Datorită structurii complexe lignocelulozice,

pretratarea este necesară pentru degradarea biomasei, îndepărtarea ligninei, hidroliza

parţială sau totală a hemicelulozei şi scăderea în fracţiune de celuloză amorfă, forma cea

mai potrivită pentru pasul de hidroliză ulterioară. În acest pas, celuloza suferǎ hidroliza

enzimatică, în scopul de a obţine glucoză, care este transformată în etanol în urma tratării

cu microorganisme.

În cele din urmǎ, zaharurile eliberate în urma procesului de hidroliză a

hemicelulozei pot fi, de asemenea, transformate în etanol. Prin urmare, datorită faptului

că tehnologia implicată în procesul de producţie al etanolului din materiale

lignocelulozice este mai complexă, conduce la creşterea costurilor de producţie a

etanolului, comparativ cu trestia de zahăr, sfeclă de zahăr sau porumb. Cu toate acestea,

faptul că materialele lignocelulozice sunt produse rezultate din activitǎţi agricole,

reziduuri industriale sau deşeuri de pe piaţa internă, oferă posibilitǎţi uriaşe pentru

producerea de etanol combustibil la scară largă, precum şi consumul său global ca un

combustibil regenerabil. Se consideră că utilizarea biomasei lignocelulozice va deveni

principala materie primă pentru producerea de etanol în viitorul apropiat.[14]

.

26