ما هو الإيثانول الحيوي أو الإيثانول الحيوي؟

الصفحة الرئيسية » ما هو الإيثانول الحيوي أو الإيثانول الحيوي؟

ما هو الإيثانول الحيوي؟ للإجابة على هذا السؤال، من الأفضل تعريف الإيثانول أولا. يُعرف الإيثانول منذ أكثر من ألفي عام ويُعرف أيضًا باسم الكحول أو الكحول الإيثيلي أو شرب الكحول. تتم كتابة صيغته الكيميائية كـ C2H6O أو CH3CH2OH أو C2F5OH ويتم اختصارها كـ EtOH. تمت تسمية هذا المركب بشكل منهجي ووفقاً لمعايير المؤتمر الدولي للكيمياء التطبيقية والبحتة (IUPAC)، بحيث تكون هذه المادة عبارة عن مجموعة ألكيل تحتوي على ذرتي كربون (البادئة eth-) متصلة بواسطة يتم تشكيل رابطة واحدة -an-) والمجموعة الوظيفية -OH (اللاحقة -ol) وتسمى الإيثانول.

من حيث التركيب الكيميائي، ترتبط مجموعة الميثيل (-CH3) بمجموعة الميثيلين (-CH2) ومجموعة الهيدروكسيل (-OH). يمكن أن يؤدي التركيز العالي للإيثانول في جسم الإنسان إلى اختلال وظائف المخ والتسمم. وباعتبارها مادة مخدرة تسبب الإدمان وذات تأثير نفسي، تعتبر هذه المادة من أقدم المواد الترفيهية وأكثرها شيوعًا، ويمكن أن يؤدي استهلاكها المرتفع إلى التسمم الشديد (السكر) والسمية العصبية. وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم الإيثانول على نطاق واسع كمذيب ووقود ومواد خام في إنتاج مواد كيميائية أخرى.

ما هو الإيثانول الحيوي؟

يستخدم الإيثانول الحيوي (الإيثانول الحيوي)، والذي يعرف بالوقود النباتي والوقود النظيف، في بلدان مختلفة كإضافة فعالة لتحسين خصائص احتراق البنزين وتقليل تلوث المحرك. وفي إيران، لم يحظ هذا الوقود بعد بالاهتمام الكافي، ولكن وفقًا لخطط الدول الأخرى، يبدو أنه سيُطلب من إيران قريبًا استخدام هذا الوقود، على الأقل كمادة مضافة.

خصائص الوقود لها تأثير كبير على أدائه وتحديد الوقود المناسب لأي نوع من المركبات أو المحرك. ولذلك فإن للوقود خصائص مختلفة حسب نوع المحرك. مع تقدم التكنولوجيا وإدخال منتجات ذات جودة أعلى، وضعت المنظمات العالمية قواعد للحد من استهلاك الطاقة والحد من التلوث البيئي. وقد أدت هذه القوانين إلى صياغة معايير مختلفة للوقود.

الخصائص التي يتم أخذها في الاعتبار في شركات الوقود متنوعة للغاية ويتم أخذ العشرات من الخصائص المختلفة في الاعتبار. كما تم وضع معايير عالمية في هذا المجال ويتم تقديم معايير جديدة وأكثر صرامة كل عام. يجب أن يتمتع البنزين كوقود بخصائص مناسبة، ولهذا السبب، يتم أخذ العديد من الخصائص في الاعتبار في مجموعة المعايير المجمعة. تؤثر إضافة الإيثانول والكحوليات الأخرى إلى البنزين على عدد من خصائص الوقود المهمة.

مقالة مقترحة: ما هو وقود الديزل الحيوي؟

وفي السنوات الأخيرة، ومع إدخال أنواع الوقود النباتي والوقود البديل، فضلاً عن الزيادة في الأسعار العالمية للمنتجات البترولية، زاد تنوع أنواع الوقود بشكل ملحوظ. وهذا التنوع دفع مصنعي السيارات والوقود إلى التحرك نحو تطوير اتفاقية للتوحيد العالمي للوقود. ولهذا السبب، في عام 1998، تم إنشاء مجموعة جديدة تسمى “ميثاق الوقود العالمي”، والتي ضمت رابطة مصنعي السيارات الأوروبية، واتحاد مصنعي السيارات، ورابطة مصنعي المحركات، ورابطة مصنعي السيارات اليابانية.

وكان الغرض من هذا الميثاق هو تحقيق توحيد جودة الوقود على المستوى العالمي من أجل تحقيق الأداء المناسب من قبل الشركات المصنعة للمحركات والسيارات. في الواقع، كان الغرض الرئيسي منه هو توفير مبادئ توجيهية لإنتاج الوقود بمعايير محددة من شأنها أن تسمح لمصنعي المحركات والمركبات بتكييف منتجاتهم بسهولة مع أنواع الوقود المصنفة.

عند إضافة وقود مثل الإيثانول إلى البنزين، يحدث سلوك ديناميكي حراري معين. يمكن أن تؤدي التفاعلات الكهروستاتيكية بين الأنواع الكيميائية في محاليل البنزين مع الإيثرات والكحولات إلى تكوين أنواع جديدة تلعب دورًا مهمًا في التفاعلات. يمكن أن تؤدي هذه التأثيرات إلى تغييرات في الخصائص النهائية للوقود، وهو أمر ذو أهمية خاصة. من أجل منع تغير جودة الوقود، بالإضافة إلى الاهتمام بجودة الوقود نفسه، من الضروري استخدام مرشحات الجسيمات والمياه قبل المضخة والمعدات الطرفية.

دراسة خصائص الإيثانول الحيوي

يحتوي الإيثانول الحيوي على أربعة أجيال، والتي ناقشناها بالتفصيل أدناه

الجيل الأول من الإيثانول الحيوي:

يُعرف إنتاج الإيثانول من مصادر مثل قصب السكر والنشا والذرة ودبس السكر والدهون الحيوانية والزيوت النباتية، وهي مصادر غذائية، بالجيل الأول من الوقود الحيوي. ومع ذلك، يتم استخدام قصب السكر والذرة ودبس السكر في الغالب في الممارسة العملية. وعلى الصعيد العالمي، ينتج قصب السكر والذرة 21 و60 مليون متر مكعب من الإيثانول على التوالي. يشمل استخراج السكر من هذه المصادر واستخداماتها عمليات المعالجة الميكانيكية (التقطيع والطحن)، والتحلل المائي الأنزيمي، والتخمير وإنتاج الإيثانول، وفصله عن المنتجات من خلال التقطير والجفاف.

حاليًا، يتم إنتاج 90% من إنتاج الإيثانول العالمي في الولايات المتحدة الأمريكية. في عام 2017، في المتوسط، أنتج 211 مصنعا في الولايات المتحدة حوالي 290 ألف متر مكعب من الإيثانول سنويا (يشكل 95.8% من الإنتاج) وغيره من المصادر النشوية.

الفرق الرئيسي بين عمليات استخدام المصادر الأولية المختلفة، مثل النشا والسكر، هو في خطوة التحلل المائي للنشا إلى الجلوكوز للكائنات الحية الدقيقة. لأن الكائنات الحية الدقيقة عادة غير قادرة على امتصاص النشا البوليمري مباشرة. على سبيل المثال، لا يمكن لخميرة Saccharomyces cerevisiae أن تستهلك النشا مباشرة، ولكنها تستطيع امتصاص ثنائي السكاريد السكروز بمساعدة الإنزيم. من ناحية أخرى، هناك خمائر أميلاتية قادرة على استهلاك النشا مباشرة، ولكن هذه الطريقة غير مجدية اقتصاديا وهذه الخمائر أقل قدرة على تحمل النشا في وسط الاستزراع.

الجيل الثاني من الإيثانول الحيوي:

يتم إنتاج الجيل الثاني من الوقود الحيوي بشكل رئيسي من الكتلة الحيوية اللجنوسليلوزية، والتي توجد على نطاق واسع ورخيص في الطبيعة. وتشمل هذه الكتل الحيوية مصادر مثل العشب وبقايا الغابات والنفايات الزراعية (مثل تفل قصب السكر ومخلفات محاصيل الحبوب وقشر الأرز وساقه وما إلى ذلك) ولا تتداخل مع مصادر الغذاء. هناك تحديات في مراحل مختلفة من إنتاج هذا الجيل من الوقود، بما في ذلك المعالجة المسبقة والتخمير، لتحقيق إنتاج فعال من حيث التكلفة ومستدام. ومع ذلك، فإن الجيل الثاني من الوقود الحيوي لديه إمكانات كبيرة للإنتاج، ومن المتوقع أن 10% فقط من النفايات في العالم يمكن أن توفر حوالي 50% من إجمالي احتياجات الوقود الحيوي.

مميزات الجيل الثاني: على عكس الجيل الأول، يتم إنتاج الجيل الثاني من الوقود الحيوي من مصادر غير غذائية مثل الكتلة الحيوية اللجينية السليلوزية وليس له أي قيود على استهلاك الغذاء. ومع ذلك، فإن استخدام المخلفات الزراعية في إنتاج هذا الجيل لا يزال يواجه تحديات في تسويقه. يتطلب التركيب البلوري للسليلوز ومركبات الهيمسيلولوز غير المتجانسة في هذه الكتل الحيوية معالجة كيميائية أو فيزيائية وعمليات إنزيمية، مما قد يزيد من التكاليف الإجمالية ويعوق تطوير هذا الجيل من الوقود. إن استخدام هذه الموارد هو الأقل ضرراً على البيئة ولا يتنافس مع الإمدادات الغذائية، إلا أن الإنتاج الضخم لهذا الجيل يواجه مشاكل، بما في ذلك التكاليف المرتفعة وانخفاض كفاءة تحويل المواد الخام إلى الإيثانول، وهو ما يرجع بشكل أساسي إلى وجودها. اللجنين في تكوين هذه الموارد. وبالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى التكنولوجيا والمرافق المتقدمة لدعم عملية الإنتاج.

بشكل عام، يمكن تحويل المصادر الليجنوسليلوزية إلى إيثانول عن طريق طريقتين كيميائيتين حيويتين وكيميائيتين حراريتين. في الطريقة البيوكيميائية، باستخدام الإنزيمات، يتم تحويل الكتلة الحيوية للخلية إلى إيثانول، وتشمل هذه العملية أربع مراحل: المعالجة الفيزيائية والكيميائية، والتحلل المائي الأنزيمي لبوليمرات السكر إلى وحدات مكونة، وتخمير هذه الوحدات باستخدام الكائنات الحية الدقيقة مثل Saccharomyces cerevisiae، أو Zymomonas mobilis أو كلوستريديوم ljungdahlii، وأخيرا التقطير. وفي الطريقة الكيميائية الحرارية، يتم تعريض المادة الخام لحرارة عالية لإنتاج غازات أول أكسيد الكربون والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، ومن ثم يتم تحويل هذه الغازات إلى المنتج النهائي باستخدام المحفزات الكيميائية مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم.

الجيل الثالث من الإيثانول الحيوي:

يعتمد الجيل الثالث من الإيثانول الحيوي على استخدام الكائنات البحرية مثل الطحالب كمصدر للكتلة الخلوية. وتعتبر الطحالب خياراً مناسباً لهذا الغرض نظراً لما تحتويه من نسبة عالية من الدهون والكربوهيدرات، وسهولة زراعتها في البيئات المائية، وقلة احتياجها للبيئة مقارنة باستهلاك المزيد من ثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يصل الإنتاج الضخم لخلايا الطحالب إلى 365 طنًا من الوزن الجاف للهكتار الواحد سنويًا. من أهم مميزات الطحالب في إنتاج الإيثانول هو قلة كمية اللجنين والهيميسيلولوز فيها.

حاليًا، لا يزال استخدام هذا الجيل في بداياته. يمكن تحويل الطحالب ذات الإمكانات العالية مباشرة إلى طاقة كمصدر للكتلة الخلوية لإنتاج الجيل الثالث من الإيثانول الحيوي. بشكل عام، يعتمد استخدام هذه الموارد لإنتاج الإيثانول الحيوي على عوامل مثل التقنيات المستخدمة والظروف البيئية لنمو الطحالب. وتتمثل مزايا هذه الطريقة في عدم التدخل في مصادر الغذاء وسهولة النمو والتكلفة المنخفضة والمحتوى العالي من الدهون والكربوهيدرات بالإضافة إلى توفير الطاقة. بعض أنواع الطحالب التي تعتبر مواد خام لإنتاج الوقود تشمل Chaetocero scalcitrans، Isochrysis galbana، Nanoكلوروبسيس sp.، Schizochytrium limacinum، Chlorella الأنواع، Scenedesmus وBotryococcus braunii.

الجيل الرابع من الإيثانول الحيوي:

يعتبر الجيل الرابع من الوقود الحيوي مجالا جديدا في إنتاج الوقود الحيوي ويتفوق على الأجيال السابقة في بعض الجوانب. في هذه التقنية، يتم استخدام المواد الخام مع امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO₂). تتضمن هذه العملية تصميم وهندسة المواد الخام والأجهزة والأنظمة البيولوجية. الهدف الرئيسي لهذا الجيل هو إنتاج الطاقة المستدامة إلى جانب امتصاص ثاني أكسيد الكربون.

ويتم في هذا الجيل استخدام المواد الخام المعدلة وراثيا والقادرة على استهلاك نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون. بعض الطحالب المناسبة لهذا التطبيق تشمل Botryococcus braunii وSchizochytrium وChlorella وScendesmus. كما تم أيضًا اقتراح الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا والتي لديها إنتاج عالي من الوقود الحيوي، مثل Bacillus subtilis وAcinetobacter calcoaceticus وArthrobacter sp، كخيارات مناسبة لإنتاج الإيثانول الحيوي من الجيل الرابع.

استخدام الإيثانول الحيوي كوقود

اليوم، تتكون مصادر الطاقة البشرية بشكل رئيسي من ثلاثة مصادر: الأحفورية والنووية والمتجددة. في السنوات الأخيرة، تسبب الاستخدام الكبير للموارد الأحفورية في أضرار بيئية، وإنتاج الغازات الدفيئة، والاحتباس الحراري. علاوة على ذلك، فإن هذه الموارد غير متجددة وسوف تنفد في المستقبل القريب. وعلى الرغم من مميزاتها، إلا أن المصادر النووية لها أيضًا عيوب مثل إنتاج النفايات النووية التي تبقى في الطبيعة لآلاف السنين وتكون شديدة الإشعاع والخطورة. بالإضافة إلى ذلك، فإن ارتفاع تكاليف إنشاء محطات الطاقة النووية ومحدودية موارد اليورانيوم غير القابلة لإعادة التدوير، من عيوب أخرى لهذه الموارد.

ومن المشاكل الأخرى التي تواجه مصادر الطاقة هذه تكلفة التخلص من النفايات النووية وخطر تسرب المواد المشعة أثناء نقلها. لذلك لا بد من إيجاد مصادر مستدامة واقتصادية كبديل. تتمتع المصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح والطاقة البحرية والهيدروجين والكتلة الحيوية بإمكانية عالية للاستبدال. أحد أنواع الوقود البديلة يمكن أن يكون الإيثانول.

وينتج عن احتراق الإيثانول في الهواء ثاني أكسيد الكربون والماء، ويمكن مزجه مع البنزين لإنتاج البنزين.

CH3CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

ويستخدم الإيثانول بشكل أساسي كوقود للمحركات وكمضافات للوقود ويستخدم أيضًا في وقود الصواريخ. وفي الآونة الأخيرة، تم استخدامه أيضًا في وقود طائرات السباق خفيفة الوزن.

فوائد استخدام الإيثانول الحيوي

يمكن تقسيم فوائد إنتاج واستهلاك الإيثانول الحيوي (الإيثانول الحيوي) للبيئة والصحة العامة بشكل عام إلى فئتين رئيسيتين: أولاً، فوائد استخدام الإيثانول الحيوي كمكمل أو بديل للبنزين؛ وثانياً، فوائد تقليل أو إلغاء استخدام البنزين والمنتجات البتروكيماوية باستخدام الإيثانول الحيوي. وفيما يلي سنذكر بعض هذه الفوائد بشكل منفصل:

الفوائد المرتبطة بإنتاج الإيثانول الحيوي

تطوير زراعة محطات الطاقة
تساعد زراعة النباتات المنتجة للطاقة لإنتاج الإيثانول الحيوي على زيادة المساحة الخضراء للبلاد ويمكن أن تساعد أيضًا في استخدام النفايات والمخلفات الزراعية.
امتصاص الكربون الزائد من الجو
إن استخدام مصادر المياه غير المناسبة للزراعة التقليدية، مثل المياه قليلة الملوحة، وكذلك مياه الصرف الصحي المعالجة أو غير المعالجة في زراعة محطات الطاقة، يساهم في توازن الكربون في الغلاف الجوي.
مواجهة التصحر
إن زراعة النباتات المنتجة للطاقة في المناطق الصحراوية بدلاً من النباتات غير المنتجة يمكن أن يمنع التصحر ويحسن أنشطة التصحر.
السيطرة على الغبار الناعم
زراعة النباتات المولدة للطاقة في المناطق الصحراوية تساعد على الحد من ظاهرة الغبار الناعم.
زيادة الإنتاجية والربحية
إن تطوير محطات الطاقة المعدلة وراثيا التي لا تستخدم في علف الإنسان والحيوان يمكن أن يزيد الإنتاجية والربحية ويحسن استخدام المياه والأسمدة والمبيدات الحشرية.
إنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية
إن استخدام مخلفات محطات إنتاج الطاقة والمنتجات الزراعية الأخرى لإنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية، وبيع فائض إنتاج الطاقة لشبكة الكهرباء، يؤدي إلى تقليل استهلاك الوقود الأحفوري.
– التقليل من استخدام المنتجات الزراعية الضارة
إن إنتاج DDGS كمنتج ثانوي للإيثانول الحيوي يوفر البروتين الذي تحتاجه الماشية ويقلل من استهلاك الأسمدة الكيماوية والسموم.
الاستفادة من النفايات الصناعية
يمكن أن يكون لاستخدام النفايات الصناعية والنفايات الحضرية في إنتاج الإيثانول الحيوي العديد من الفوائد البيئية ويساعد على ضمان الصحة العامة.
استبدال MTBE
إن استخدام الإيثانول الحيوي بدلاً من MTBE في البنزين يمكن أن يساعد في تقليل تلوث موارد المياه والتربة وتقليل مشاكل التلوث الناجم عن MTBE، وهو أمر شائع في بلدان مختلفة، بما في ذلك إيران، وخاصة في المناطق النائية.

وبشكل عام، فإن استبدال الإيثانول الحيوي بالوقود التقليدي والبتروكيميائي يمكن أن يساعد في تحسين البيئة والصحة العامة والحد من المشاكل الناجمة عن استخدام المواد الكيميائية الضارة.

المشاكل الناجمة عن تقلب الإيثانول الحيوي

ولتوضيح أهمية التحكم في خصائص الوقود يمكن أن نذكر ضغط بخار الوقود الذي يعد من خصائص تطاير الوقود. على سبيل المثال، في خزانات الوقود، يتم تفريغ ضغط بخار البنزين من خلال صمامات خاصة للتحكم في البخار أو يتم استعادته بواسطة وحدات استرداد البخار. في الولايات المتحدة، يختلف النطاق المسموح به لخاصية الوقود هذه باختلاف الولايات وفي فصول السنة المختلفة. في بعض الولايات، يتم تنظيم إضافة الإيثانول إلى البنزين بحيث يكون ضغط بخار الوقود المخلوط أعلى بوحدة واحدة من ضغط البنزين النقي.

تعتبر تقلبات الوقود إحدى الخصائص الأساسية للبنزين والتي تؤثر بشكل كبير على أدائه. وترتبط هذه الميزة بقدرة الوقود على التحول من السائل إلى البخار. يتم استخدام البنزين وأنواع الوقود السائل الأخرى مثل الكحول في أنواع مختلفة من المحركات ذات ظروف التشغيل المختلفة.

تعمل المحركات والسيارات في ظروف مناخية مختلفة، وتختلف ظروف عملها بشكل كبير في أماكن مختلفة من حيث درجة الحرارة والضغط المحيط. ولذلك، فإن خصائص الوقود المتسرب لمحركات الإشعال بالشرارة هي من بين الخصائص الهامة. هناك العديد من المعلمات لقياس تطاير الوقود، بما في ذلك ضغط البخار، ومخطط التقطير، ونسبة البخار إلى السائل، ومؤشر قفل البخار.

الوقود الذي لا يتبخر بسهولة قد يسبب مشاكل في تشغيل المحرك في الطقس البارد. المحركات المجهزة بالوقود الذي لا يتبخر بسهولة لن تتمتع بالسرعة الكافية ولن تسخن في الوقت المناسب. وعلى العكس من ذلك، فإن الوقود الذي يتبخر بشكل مفرط سوف يسبب مشاكل عند درجات الحرارة المرتفعة، حيث قد يصبح خليط الوقود غنيا ويؤدي إلى تلف الأسطوانة والمكبس أثناء الاحتراق.

في بعض الأحيان، تتجمع أبخرة الوقود في خطوط الوقود وتعيق تدفق الوقود إلى المحرك. يؤدي التبخر المفرط إلى قفل الغاز أو قفل البخار. ومن خلال ضبط الخصائص الهاربة للوقود في مختلف فصول السنة وفي المناطق المناخية المختلفة يمكن تجنب هذه المشاكل وتحسين أداء المحرك. ولذلك فإن معيار الوقود من حيث الميل إلى التبخر له أهمية خاصة.

دراسة مفصلة لخصائص وقود الإيثانول الحيوي

لكي يتم استخدام الإيثانول بشكل فعال مع البنزين أو الديزل، يجب مراجعة خصائص الوقود المخلوط للوفاء بالمعايير ذات الصلة. الخصائص الرئيسية التي يجب تقييمها هي ضغط البخار، وقفل البخار، ونسبة الهواء إلى الوقود، ورقم الأوكتان، وخصائص التقطير. وفيما يلي سوف ندرس تأثير إضافة الإيثانول الحيوي إلى البنزين على هذه الخصائص.

1. ضغط البخار

يعد ضغط بخار الوقود من الخصائص الأساسية التي تؤثر بشكل كبير على أداء المحرك وكمية التبخر المنبعث قبل الاحتراق. يوضح الرسم البياني أدناه أن إضافة الإيثانول إلى البنزين يزيد من ضغط البخار. لوحظ الحد الأقصى لضغط البخار في خليط يحتوي على 10٪ إيثانول، ومع زيادة كمية الإيثانول، ينخفض ضغط البخار. تأثير إضافة الإيثانول على ضغط بخار الوقود واضح؛ ولذلك، للحد من التلوث، وتحسين أداء الوقود وزيادة كفاءة الطاقة، فمن الضروري الانتباه إلى هذه المعلمة. وقد أظهرت الأبحاث أنه من أجل استخدام الإيثانول في البنزين، وخاصة بكميات صغيرة (أقل من 20٪)، يجب على الشركات المصنعة اتخاذ الاحتياطات اللازمة في مكونات الوقود الخاصة بهم.

نقطة أخرى هي أن خصائص مثل ضغط البخار قد تتغير في مواسم مختلفة من السنة واعتمادا على الظروف البيئية. ومع الإدارة السليمة، من الممكن استخدام الإيثانول في إيران، التي لديها مجموعة واسعة من المناخات. كما أن تأثير ضغط بخار الوقود على التلوث يشجع المجتمع والمسؤولين على توحيد معايير الوقود والاهتمام بخصائص الوقود المختلفة باختلاف مناطق ومواسم الدولة.

يوضح الرسم البياني أدناه تأثير الإيثانول على مؤشر قفل البخار للوقود. إن تقليل مؤشر قفل البخار يعني تقليل مخاطر النقل، وتحسين تشغيل المحرك في الطقس الحار، وتقليل التلوث الناتج عن التبخر. يوضح هذا الرسم البياني أنه بإضافة الإيثانول إلى البنزين، يزيد مؤشر قفل البخار أولاً ثم ينخفض.

2.
چابکی

الرسم البياني أدناه يوضح تأثير الإيثانول على مؤشر رشاقة البنزين. يشير مؤشر رشاقة البنزين إلى قدرة البنزين على التشغيل بسرعة وتسخين المحرك بشكل فعال. ويعني انخفاض مؤشر الرشاقة أن المحرك يسخن بشكل أسرع ويصل إلى درجة الحرارة المطلوبة، والتي يتم تحسينها بإضافة الإيثانول إلى البنزين. ومع ذلك، يوضح الرسم البياني أنه مع زيادة نسبة الإيثانول، يقل تأثير هذه التغييرات وفي النهاية يرتفع مؤشر الرشاقة مرة أخرى.

3. نسبة العناصر المتكافئة

توضح الرسوم البيانية التالية تأثير الإيثانول على كمية الأكسجين في الوقود ونسبة الهواء إلى الوقود، على التوالي. تلعب هذه الخصائص دورًا مهمًا في أداء المحرك ويتم تغييرها بإضافة الإيثانول. لتحسين أداء المحرك وتحقيق الاحتراق الأمثل، من الضروري إجراء التغييرات اللازمة في نظام التحكم الذكي في المحرك.

أسئلة مكررة

ما هي دورة حياة وقود الإيثانول الحيوي؟

ترتبط الآثار الإيجابية لإنتاج واستهلاك الإيثانول الحيوي على البيئة والصحة العامة بدورة حياة هذا الوقود. يوضح تحليل دورة حياة الإيثانول الحيوي مقارنة بالوقود الأحفوري أن استخدام الوقود الحيوي لا يزيد من كمية الكربون في الغلاف الجوي، على عكس الوقود الأحفوري. وهذا يسمح لمنتجي الإيثانول الحيوي بالاستمتاع بفوائد اتفاقيات مثل بروتوكول كيوتو وغيره من الاتفاقيات البيئية، بشرط الالتزام بالمبادئ البيئية والتوازن في استهلاك الطاقة وإنتاجها.

وتنقسم دورة حياة الإيثانول الحيوي، والتي تبدأ من الموارد المائية والمنتجات الزراعية في المزرعة وتنتهي عند عادم السيارة، إلى قسمين رئيسيين. الجزء الأول يشمل مراحل توريد المواد الخام والإنتاج والخدمات اللوجستية للإيثانول الحيوي من المزرعة إلى خزان السيارة. الجزء الثاني يشمل من خزان السيارة إلى حركة العجلات وخروج الغازات الناتجة عن احتراق الإيثانول (بخار الماء وثاني أكسيد الكربون) من عادم السيارة.

ولكل خطوة من هذه الخطوات فوائد محددة للبيئة والصحة العامة. ولهذا السبب، فإن البلدان التي تستورد وتستهلك الإيثانول الحيوي فقط في نظام النقل الخاص بها وتهمل مرحلة الإنتاج، لا تحصل إلا على جزء من فوائد هذا الوقود الصديق للبيئة.

نقطة أخرى هي أن استخدام النفايات والمخلفات النباتية (الزراعية والغابات) والصناعية والحضرية لإنتاج الإيثانول الحيوي يمكن أن يحقق المزيد من الفوائد البيئية ويقيم دورة حياة هذا المنتج بطريقة مختلفة. هذه القضية تحتاج إلى دراسة ومناقشة أكثر تفصيلا.

ما هو استخدام الإيثانول؟

التطبيق في الصناعات الصحية ومستحضرات التجميل
التطبيق في المستحضرات الصيدلانية
التطبيق في صناعة المواد الغذائية
يستخدم في تنظيف الأسطح
استخدم كوقود
استخدم كمذيب

استبدال جزء من البنزين المستعمل بالإيثانول الحيوي

إن استبدال جزء من البنزين الذي تستخدمه السيارات، وخاصة في المدن الكبرى، يمكن أن يتم على ثلاثة مستويات مختلفة:

1. الإحلال المنخفض: في هذه الحالة، يتم مزج البنزين مع نسب أقل من الإيثانول، عادة 5، 10، أو 15 بالمائة. تشبه هذه الطريقة الطريقة المستخدمة في العديد من البلدان.

2. الإحلال المتوسط: عند هذا المستوى تصل نسبة الإيثانول في البنزين إلى 5-35%. وتستخدم هذه الطريقة في بعض البلدان مثل البرازيل.

3. الإحلال العالي: في هذا الأسلوب يستخدم الإيثانول بمعدل 85% أو حتى 100%. لاستخدام هذا النوع من الوقود، هناك حاجة إلى مركبات خاصة تسمى FFV (مركبات الوقود المرن). هذه الأنواع من السيارات قادرة على استخدام البنزين أو الإيثانول أو مزيج من الاثنين بأي نسبة. وتقوم دول مثل البرازيل والولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد الأوروبي بتنفيذ هذه الطريقة تدريجياً. في البرازيل، جميع المركبات الجديدة تقريبًا هي سيارات FFV ويمكن تشغيلها بالبنزين أو الإيثانول أو خليط منهما.

وتؤدي هذه البدائل إلى تقليل الملوثات الناتجة عن عوادم السيارات والتي تنتج عن احتراق الوقود الأحفوري وأحياناً الاحتراق غير الكامل.

في حالة البنزين عالي الجودة الذي يحتوي على مواد عطرية، وخاصة البنزين، فإن استخدام هذا النوع من البنزين يمكن أن يقلل الانبعاثات بدرجة أقل، ولكن لا يزيلها تمامًا. ومن ناحية أخرى، فإن احتراق الإيثانول الحيوي في السيارات، بالإضافة إلى المساعدة على حرق البنزين، لا يجلب الملوثات المعتادة للوقود الأحفوري مثل أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والكبريت.