BIOETANOLUL INTRODUCERE: metod de obinere a bioetanolului este fabricarea lui din sfecl de zahr, acest biocombustibil urmnd a fi amestecat cu benzin pentru a ajuta la reducerea emisiilor de dioxid de carbon din gazele de eapament. Bioetanolul mai poate fi obinut de asemenea din gru. Folosirea bioetanolului are avantajul c emisiile de dioxid de carbon scad cu aproximativ 50% fa de combustibilii obinui din iei. Pentru obinerea combustibililor ecologici de tip bioetanol nu este necesar s se consume ali combustibili. Producerea etanolului necesit numai energia solar i energia necesar procesului de fermentaie.

Schema general de transformare a biomasei n etanolEste realizat din:

a. plante bogate n zahar: sfecla de zahar, trestia de zahar, etc.;

b. plante bogate n amidon: grau, porumb, manioca, cartofietc.;

c. plante care conin celuloza: paie, coceni, crengi, frunze etc.

Prin introducerea de alcooli n benzine, se mbuntatete considerabil calitatea octanic a acestora (cifra octanic Motor) i, simultan, se obine o scdere notabil a concentratiilor de noxe din gazele emise.

Influena adaugrii alcoolilor asupra cifrelor octanice COM si COR ale unor benzine de baz

Dificultile ntampinate la utilizarea alcoolilor n motoarele cu aprindere prin scnteie

Dintre problemele principale care se ridic la utilizarea alcoolilor drept combustibili ca atare n motoarele cu aprindere prin scanteie se pot enumera:

tendina de reducere a puterii efective; dificultatea pornirii la rece; tendina de nrutire a vaporizarii n sistemul de admisie la motoarele cu carburator, tendina de cretere a frecventei incidentelor survenite la funcionarea motorului la cald;

caliti defavorabile de ungere;

incompatibilitatea compuilor organici si, indeosebi, a alcoolilor cu uleiul de ungere si cu materiale de tipul elastomerilor, cu care acestia vin in contact nemijlocit; coroziunea, determinata de alcooli si, de asemenea, de atacul chimic direct al unor compui specifici, rezultati in cursul arderii;

toxicitatea alcoolilor si, indeosebi, a metanolului; metanolul poate patrunde in organism pe cale respiratorie, digestiva si cutanata, provocand, in general, intoxicatii cu efecte grave, care depind de conditiile expunerii si de susceptibilitatea individuala; concentratia limita de vapori de metanol in atmosfera, admisa la o expunere continua timp de 8 ore pe zi, este de 2600 mg/m3; efecte fiziologice pot, insa, interveni si prin expunere la concentratii de 1,711,46 mg MeOH/m3. tolerant redus fa de ap a acestora. Practic, combustibilii petrolieri conin ntotdeauna, chiar la ieirea din rafinrie, urme de apa (5080 ppm) care sporesc n cursul diferitelor etape de depozitare (cistern, depozit, rezervorul staiei de alimentare, rezervorul vehiculului etc.), precum i n functie de anotimp, ajungand pana la 700 ppm. modificri constructive ale MAS alimentate cu alcooli. Alcoolii materii prime pentru obtinerea benzinelor sintetice

Una dintre cile importante de substituire a benzinei clasice o reprezint transformarea chimic a metanolului i a etanolului n benzine sintetice, ecologice cu cifre octanice ridicate.

Benzine sintetice pe baza de etanol. Bioconvensia biomaselor care conin hidrai de carbon n etanol ofer, pentru numeroase tari cu potential ridicat al productiei vegetale, o perspectiva interesanta privind utilizarea etanolului drept carburant pentru motoarele cu ardere interna, inclusiv prin conversia acestuia in benzine sintetice.

Utilizarea alcoolului etilic pur drept substituent total al benzinei clasice impune modificri majore ale motoarelor ce echipeaz autoturismele actuale i, deci, investiii mari n sectorul construciei de automobile i n reeaua de distribuie a carburanilor. Un alt impediment ce sta n calea utilizarii etanolului ca atare l constituie puterea sa calorifica mai mic dect cea a benzinei, fapt ce determin micorarea autonomiei de deplasare a vehiculelor. O serie de alte dificulti apar la demararea automobilelor, precum i ca urmare a efectului corosiv al etanolului.

n schimb, folosirea alcoolului etilic n amestec cu benzine n motoarele cu ardere intern este practicat n numeroase ri. Condiia ce se impune este ca etanolul sa fie lipsit de ap. Anhidrizarea etanolului ridic, ns, importante probleme economice, ca urmare a faptului ca, aplicand procedeele de bioconversie actuale, concentnatia de alcool etilic rezultat in procesele de fermentatie nu depaseste 10-12%. Deoarece etanolul formeaz cu apa un azeotrop (constituit din 95,6% alcool i 4,4% ap), anhidrizarea sa se realizeaz cu consumuri enengetice ridicate.O rezolvare mai avantajoas pare a fi transformanea etanolului rezultat din procesul de fermentaie n benzin, caldura degajata n procesul de bioconversie putand fi utilizata avantajos in etapa de concentrare a etanolului. S-a determinat, astfel, c preul benzinei obinute din alcool etilic de fermentaie este cu aproximativ 8% mai mic fa de cel al etanolului anhidrizat (99,5/o), care se foloseste drept component pentru carburani auto de tipul Gasohol (benzina + l0 % Et-OH).Conversia etanolului n benzina

Etanolul poate fi transformat n benzin sintetic prin convensie catalitic. Catalizatonii utilizai, de tipul mordenitilor -ZSM-5, realizeaz transformarea etanolului n benzin la temperaturi de 300-400C, presiunea de 1-5 atm i viteze volumare cuprinse n intervalul (0,6-1) h-1, cu randamente de peste 95%.

Cheltuielile materiale se reduc la valoarea materiei prime (biomasa regenerabil) i consumul de catalizatori n cele trei etape: fermentaia hidrailor de carbon la alcool, conversia etanolului n benzin i hidratarea etenei [3].

Bio-etanolul carburant ecologic pentru MASBioetanolul se amesteca cu carburanti conventionali, de obicei ca aditiv in procent de 5% si poate fi folosit in motoarele moderne. Modificarea motoarelor, cum ar fi asa numitele masini flexibile, in ceea ce priveste folosirea carburantilor, pot merge cu un amestec de 85% bioetanol si 15% carburant conventional.

Premisele economice i tehnologice, disponibilitatea i costul petrolului vor arata daca etanolul obinut din materii prime vegetale se va putea impune drept carburant. Este cert, ns, ca metanolul i etanolul, produse din carbune i gaze naturale, precum i din biomase, inclusiv de tip deeuri agricole i orasenesti, vor juca un rol important n viitor, n domeniul fabricrii carburanilor auto .Bioetanolul este definit ca fiind etanolprodus din biomasa si/sau fractia biodegradabila a deseurilor, in vederea utilizarii cabiocarburant. Este un combustibil ecologic, formula chimica fiind aceeasi cu cea a alcoolului etil.

Bioetanolulsau doar "etanol" este o sursade energie 100% bio siregenerabila, este produs din fermentarea de componente de zahar si amidon de plante, n principal, trestie de zahar si culturi, cum ar fi cereale, folosind drojdie.porumb, cartofi, lapte, orez, strugurisi, recentsfecla.

Este folosit astazi pentru o varietate de scopuri: combinatcubenzina se obtine un combustibil extrem de durabil pentru industria de transport.

Este realizat in intregime din produse biologicesi ofera, astfel, un impact neutru asupra mediului. Arderea bioetanol este absolut curata si genereazanumai vapori de caldura, apasi dioxid de carbon. Dioxidul de carbon este absorbit de catre plante. Acesta este apoi prelucrat prin fotosintezapentru a ajuta plantele sacreasca. Acest ciclu infinit de creare si ardere de energie face bioetanolul o sursade combustibil neutru. MATERII PRIME:Materia prima utilizata pentru producerea bioetanolului de prima generatie se refera in primul rand la sursa de biomasa care, de asemenea, este sursa pentru nutritia oamenilor si animalelor.Materia prima ce are la baza sucroza provine in principal din trestie de zahar , sfecla de zahar, si sorg zaharat, in timp ce materia prima cu continut bogat in amidon provine din culturile cerealiere precum porumb, grau, orz, ovaz, secara si culturile amidonoase cartof, manioc. PROCEDEE DE FABRICATIE:

a. Procesarea materiilor prime:Din biomasa de sorg zaharat obtinuta in urma procesului de maruntire se extrage un sirop cu continut ridicat de zaharuri care este supus apoi procesului de fermentatie.

Reziduul sau pulpa (bagasa) ramasa dupa extractia sucului dulce din tulpini contine celuloza in proportie de circa 31-35% si o serie de alte glucide convertibile in bioetanol dupa hidroliza enzimatica cu enzime specifice. Celuloza obtinuta din sorg este de calitate asemanatoare cu cea din lemnul de foioase destinate productiei de celuloza.

Materia prima sorgul zaharat va fi receptionat, depozitat in silozuri, cantarit, dupa care se va realiza macinarea acestuia cu ajutorul unor masini speciale. Din silozuri materia prima este transportata cu ajutorul unor benzi rulante si unor elevatoare catre punctul unde are loc macinarea ei. In timpul depozitarii se vor asigura conditii de preintampinare a procesului de putrezire, se va asigura o aerisire permanenta, si o temperatura constanta.Atat paniculul cat si tulpinile de sorg zaharat sunt strivite cu ajutorul unor masini constituite din presa cu tavalugi, filtrul grosier cu diametrul porilor de 0.2 0.4 mm, pompa, rezervor intermediar, rezervor de acumulare, presa pentru presarea repetata a bagasei.Pregatirea melasei in vederea fermentatiei cuprinde urmatoarele operatii necesare pentru transformarea melasei intr-un mediu fermentabil.

Melasa ca atare este foarte vascoasa si are un continut ridicat de zahar. In aceste conditii drojdiile nu pot transforma zaharul in alcool si dioxid de carbon. Pentru a realiza concentratia optima de zahar si pentru a mari fluiditatea melasei aceasta se dilueaza cu apa.Datorita reactiei usor alcaline a melasei este necesara neutralizarea si acidularea acesteia pana la pH-ul de fermentatie de 4.5 5, uneori chiar la un pH mai scazut. De asemenea, este necesara adaugarea de substante nutritive care contin azot, fosfor, magneziu pentru a compensa deficitul substratului in aceste substante.

Melasa acidulata si imbogatita in substante nutritive este supusa in continuare operatiei de limpezire, absolut necesara, deoarece suspensiile fine se depun pe membrana celulei de drojdie impiedicand interactia zaharului si a celorlalte substante nutirtive cu celulele. b. Fermentatia melasei: Fermentarea este operatia tehnologica prin care zaharoza din melasa este transformata de catre drojdii in alcool si dioxid de carbon ca produse principale, iar ca produse secundare se obtin aldehide, esteri, alcooli superiori, alcool metilic, glicerina. Concentratia alcoolica a plamezii fermentate variaza in limite largi cuprinse intre 6 si 12% in functie de felul materiei prime si procesul tehnologic aplicat.

Fermentarea melasei se realizeaza in vase speciale numite fermentatoare (bioreactoare) prevazute cu agitator cu elice, pompa cu circulatie, serpentine de racire sau un sistem exterior de racire si conducte de captare a dioxidului de carbon. Ca prim pas, se asigura umplerea fermentatorului cu melasa diluata, proportia de 1:4 fiind reglata de dozatoare adecvate. In acelasi timp se pun in functiune regulatoarele de temperatura, pH, de dozare a materialelor auxiliare (factori de crestere, substante nutritive si antispumante). Printre factorii de care depinde calitatea si randamentul de obtinere a bioetanolului, alaturi de calitatea materiei prime, alegerea si respectarea celui mai adecvat proces tehnologic, un rol deosebit il are drojdia utilizata la fermentarea plamezilor.c. Distilarea bioetanolului:Alcoolul etilic si alti componenti volatili din plamada precum aldehide, esteri, alcooli superiori, acizi volatili, se separa din plamada prin operatia de distilare. Distilarea se realizeaza prin incalzirea pana la fierbere a plamezilor fermentate in instalatii speciale, prin care alcoolul etilic si alti componenti volatili trec in faza de vapori si sunt apoi condensati prin racire cu apa. Separarea alcoolului etilic din acest amestec se bazeaza pe diferenta de volatilitate dintre acesta si apa. Pentru a obtine un produs cu un continut ridicat in etanol sunt necesare distilari repetate si odata cu cresterea continutului in alcool al lichidului supus distilarii se realizeaza o concentrare din ce in ce mai redusa pana in momentul in care se ajunge la asa numitul punct azeotropic, din care nu se mai poate realiza in continuare o concentrare prin distilare. Pentru amestec acest punct azeotropic corespunde unei concentratii alcoolice de 97,17%vol.In afara de alcool si apa prin distilarea plamezii fermentate trec in distilat si alte substante volatile continute, cum ar aldehide, esteri, alcooli superiori, acizi volatili, alcool metilic, astfel incat se obtine asa numitul alcool brut, care trebuie purificat in continuare prin operatia de rafinare. d. Rafinarea bioetanolului:In urma distilarii rezulta ca produs intermediar alcoolul brut, care are o concentratie alcoolica de 8085% vol. si contine o serie de impuritati, mai mult sau mai putin volatile, fie provenite din plamada fermentata, fie formate chiar in cursul procesului de distilare. Rafinarea reprezinta operatia de purificare si concentrare a alcoolului brut, in vederea obtinerii unui produs de puritate superioara.Pentru a se realiza o purificare avansata a alcoolului este necesar ca la rafinare sa se aiba in vedere doua aspecte principale: temperaturile de fierbere ale impuritatilor si solubilitatile lor in amestecul de alcool apa.e. Anhidrizarea bioetanolului:Operatia de anhidrizare este obligatorie pentru utilizarea bioetanolului ca biocarburant, apa continuta de alcoolul rectificat diminuand performantele in procesul de combustie.Anhidrizarea bioetanolului se poate realiza prin urmatoarele procedee: Distilare azeotropa cu benzen, tricloretilena, dietileter, n pentan; Distilare extractiva cu etilenglicol sau benzina; Pervaporatie prin procedee membranare. AVANTAJE:Trebuie subliniat faptul ca bioetanolul este un combustibil regenerabil si nu este un contributor net la emisiile de gaze cu efect de sera. Acest lucru se datoreaza faptului ca biomasa cultivata pentru bioetanol este capabila sa reabsoarba (prin fotosinteza) dioxidul de carbon produs in timpul arderii bioetanolului .Astfel, principalul avantaj al biocombustibililor este faptul ca sunt neutri din punct de vedere al efectului de sera. Biocombustibilii sunt neutri pentru ca la arderea lor se elibereaza in atmosfera cantitatea echivalenta de bioxid de carbon care a fost fixata fotosintetic de plante cand s-a produs materia prima vegetala din care s-au obtinut biocombustibilii.

Se vorbeste despre bioetanol ca despre solutia energetica a viitorului, deoarece constituie o alternativa viabila la combustibilul conventional (benzina). Un alt avantaj este faptul ca are cifra octanica mai mare decat a benzinei, ceea ce se traduce prin ardere mai eficienta si, implicit, emisii toxice mai reduse.

DEZAVANTAJE:Desi bioetanolul este considerat o alternativa verde, prietenoasa cu mediul, utilizarea lui la o scara din ce in ce mai mare la nivel global poate crea probleme legate de defrisari si siguranta alimentara a populatiei. Astfel, multe din culturile agricole destinate pentru consum sunt convertite in culturi destinate pentru biocombustibil.De asemenea, bioetanolul pur (E100) poate porni autovehiculul mai greu la temperaturi scazute, de aceea cel mai raspandit bioetanol se gaseste in amestec (etanol+benzina in diferite proportii).