燃料乙醇
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可再生能源 |
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燃料乙醇(英语:Ethanol fuel),也称乙醇燃料,又稱生質酒精,是一种被广泛用于运输业的生物燃料[1]。它和酒精饮料中的乙醇是同一类型的醇类。燃料乙醇由富含糖类物质的农作物酿制产生,可作为添加剂加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽车、摩托车等交通工具使用,汽油发动机无需做过多改动就可以直接使用燃料乙醇。当汽油价格较高时,燃料乙醇具有明显的成本优势。但是,大规模使用燃料乙醇导致玉米、甘蔗等农作物供不应求、价格上升。同时在生产燃料乙醇的过程中也会释放出二氧化碳或污染物,因而有损其清洁燃料的称号[2]。
世界运输燃料乙醇生产在2000年和2007年间增长了三倍,从170亿到超过520亿公升。从2007年到2008年,乙醇在全球汽油型燃料的使用比例从3.7%上升至5.4%[3]。在2011年的全球燃料乙醇产量达到22.36 BG注[4](846亿升),其中美国是最大的生产者,拥有13.9 BG(526亿升),占全球产量的62.2%,其次是巴西5.6 BG(211亿升)[5]。乙醇燃料具有“加仑汽油当量”(GGE)1.5美制加侖(5.7公升),这意味着1.5加仑乙醇产生一加仑汽油的能量[6]。
化学
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/Ethanol-3d-stick-structure.svg/220px-Ethanol-3d-stick-structure.svg.png)
在乙醇發酵期間,在玉米中的葡萄糖和其它醣類(或在甘蔗或其他作物中)被轉換成乙醇和二氧化碳。
- C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 热
像任何發酵反應,發酵並非100%的選擇性,其他的副產物例如乙酸,乙二醇和許多其他產品在相當程度上形成,并且在乙醇的淨化過程中需要被除去。
- C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O + 热
生产
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/Cornfield_in_South_Africa2.jpg/220px-Cornfield_in_South_Africa2.jpg)
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7a/Panicum_virgatum.jpg/170px-Panicum_virgatum.jpg)
液化
植物浆液被置于蒸汽加压锅中加热至100℃的过程被称为“液化”。在此步骤中,胚乳内的淀粉颗粒被分散开来,淀粉分子也被酶破坏。此后,浆液温度将被降至80-90℃,并被加入α-淀粉酶[7],然后仍需要继续反应至少30分钟。
糖化
在液化过程结束后,浆液将被冷却至大约30℃,并被加入葡萄糖淀粉酶以将淀粉水解为葡萄糖。这一步被称为“糖化”。糖化发生于浆液倒入发酵罐后并贯穿接下来的“发酵”这一步。
發酵
通過微生物發酵的糖產生乙醇。微生物發酵將目前僅僅直接作用于糖。植物的兩個主要組成部分,澱粉和纖維素,是由糖類组成,并且在原則上还可以發酵轉換成糖。目前,只有糖(如蔗糖)和澱粉(如玉米)的部分可以符合經濟效益的轉換。在纖維素乙醇领域有很多研究活動,把植物的一個組成部分纖維素分解為糖,并隨後轉化為乙醇。
各国產量
燃料乙醇年产量前十的国家/地区 (2015–2021)[5] | |||||||||
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世界 排名 |
国家/地区 | 佔世界產量% | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 |
1 | ![]() |
55% | 15,000 | 13,941 | 15,778 | 16,091 | 15,936 | 15,413 | 14,807 |
2 | ![]() |
27% | 7,500 | 8,080 | 8,790 | 8,080 | 6,760 | 6,870 | 7,200 |
3 | ![]() |
5% | 1,300 | 1,260 | 1,380 | 1,360 | 1,320 | 1,240 | 1,360 |
4 | ![]() |
3% | 860 | 930 | 1,010 | 810 | 850 | 730 | 770 |
5 | ![]() |
3% | 820 | 510 | 470 | 420 | 210 | 270 | 190 |
6 | ![]() |
2% | 440 | 430 | 500 | 460 | 460 | 450 | 450 |
7 | ![]() |
1% | 390 | 390 | 430 | 390 | 380 | 330 | 310 |
8 | ![]() |
1% | 260 | 210 | 290 | 290 | 290 | 240 | 220 |
* | 其他 | 3% | 740 | 659 | 682 | 729 | 664 | 627 | 393 |
世界总产量 | 100% | 27,310 | 26,410 | 29,330 | 28,630 | 26,870 | 26,170 | 25,700 | |
(百萬美制加仑/每年) |
參看
参考文献
- ^ Mustafa Balat, Havva Balat. Recent trends in global production and utilization of bio-ethanolfuel. Applied Energy. 2009, 86 (11): 2273–82 [2012-07-27]. doi:10.1016/j.apenergy.2009.03.015. (原始内容存档于2012-10-31).
- ^ 乙醇燃料是与非. 新华网. 2007-05-01 [2010-04-03]. (原始内容存档于2017-02-28).
- ^ Towards Sustainable Production and Use of Resources: Assessing Biofuels (PDF). 联合国环境署. 2009-10-16. (原始内容 (PDF)存档于2009-11-22).
- ^ BG=billion gallon=十亿美制液体加仑
- ^ 5.0 5.1 Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association Industry Statistics-Annual Ethanol Production. Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association. [2022-06-01]. (原始内容存档于2022-06-09).
- ^ Gasoline Gallon Equivalent (GGE) Definition. energy.gov. [2011-10-12]. (原始内容存档于2011-10-07).
- ^ New Enzyme for More Efficient Corn Ethanol Production. Green Car Congress. 2005-06-30 [2008-01-14]. (原始内容存档于2020-09-27).
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