Двигатели на спирте как это сделано

​«Спиртовой» бензин в Украине – достойная альтернатива или обман?

На данный момент подобное топливо экспертам удалось обнаружить только в четырех сетях – БРСМ-Нафта, Авиас, Моttо и региональной сети BVS. Результаты оказались не радужными – половина образцов оказались не «спиртовым» топливом, а какой-то смесью.

Сколько спирта?
Многие автомобилисты с недоверием относятся к биотопливу, мол, спирт – «это же вода». Этот расхожий стереотип не совсем соответствует действительности. В бензин добавляют не пищевой спирт, который с удовольствием «расходуют» наши организмы, а неочищенный, с большим количеством сивушных масел, обезвоженный и денатурированный бензином. «Это специальный технический спирт. Если топливо сделано по всем нормам и отвечает нормативам ДСТУ, этим топливом можно заправлять любой автомобиль и не беспокоиться, что он может сломаться», — говорит директор Института потребительских экспертиз Юрий Чорнобривец.

Лабораторные испытания начались с главного — с определения объемной доли спиртов, величина которой и обуславливает основные свойства спиртового топлива. Надо отметить, что спиртовое топливо делится на две категории — автобензин с содержанием биоэтанола не менее 30% относится к альтернативным топливам, если биоэтанола менее 30% — не являются альтернативным, а относятся к спиртовым по маркам Е5, Е7, Е10 (согласно Техническому регламенту) и эти марки бензинов нельзя путать с альтернативными топливами – они выпускаются по разным нормативным документам!

По итогам лабораторных испытаний, только образец, приобретённый на АЗК БРСМ-Нафта оказался альтернативными, с содержанием этанола 30,7 процента. Менее 30 процентов выявлено в образце Моttо, а в образцах с заправок Авиас и BVS этанола и вовсе почти не оказалось! Из чего же сделаны эти смеси, показали дальнейшее изучение состава.

Проверка октана
Обычно у альтернативных топлив присутствует изрядный запас по этому параметру. В этот раз этот показатель оказался высоким не у всех, хотя и нарушений не было обнаружено.

Этот показатель характеризует стойкость топлива к детонации — преждевременному сгоранию бензина в камере сгорания. Детонация вредна для мотора не только повышенным расходом топлива и снижением мощности, но и преждевременным износом двигателя из-за лишних нагрузок. Октановое число измеряли по исследовательскому методу. Самый высокий запас прочности оказался у топлива А-95Е Premium+ от сети БРСМ-нафта — 98 единиц! А вот Авиас и BVS ограничились попаданием в норматив — 95,7 и 95 единиц соответственно.

«При сгорании топлива выделяется избыточная энергия, когда сжигается бензин энергия переходит в тепловую энергию. КПД двигателя падает. Когда сжигается этанол, температура ниже и КПД двигателя увеличивается. Даже сокращается расход топлива. Так работают современные двигатели. Если мы поездим на европейских и американских двигателях увидим, что сама технология уже обязывает нас использовать такое топливо», — прокомментировал Евгений Лукашевич, основатель ЧОА «Украинская технологическая компания».

Бензол и ароматика
Как известно, бензол и ароматические углеводороды это вещества, которые могут нанести вред топливной системе и привести к ее преждевременному износу. Кроме того, не испаряясь целиком, бензол смывает масляную пленку в моторе, что приводит к повышенному износу цилиндров двигателя. Ну и конечно, они наносят вред окружающей среде.

Однако без ароматических углеводородов невозможно производить качественный бензин, поскольку ароматика — это процессы вторичной переработки нефти, которые дают высокооктановый компонент. Отрицательные стороны, это негативное влияние на окружающую среду, поэтому содержание этих компонентов ограничивают в нормативных документах. В альтернативных бензинах за счёт 30-процентного содержания биоэтанола, содержание ароматических углеводородов можно сократить, так как спирт имеет большое октановое число. «Первое преимущество альтернативного топлива — энергетическая безопасность. Второе — здоровье людей. Добавление этанола в бензин повышает качество топлива с точки зрения выхлопа продуктов, сокращается выброс диоксинов и канцерогенов. Третье — при производстве биоэтанола производятся корма, это продовольственная безопасность. Четвертая — перспективы наращивания производства сырья: кукурузы, пшеницы, буряка», — говорит Евгений Лукашевич, эксперт топливного рынка.

Спиртовые бензины производятся по ТУ, поэтому производитель сам определяет граничные количества этих веществ, например, того же бензола. Поэтому оценивали по фактическому содержанию, с оглядкой на ДСТУ для улучшенного «девяносто пятого», который не допускает содержание бензола больше 1%. Практическое отсутствие этого вредного вещества (0,23%) оказалось в образце БРСМ-нафта. Отличный результат! А вот у коллег не все так радужно. У Авиас содержание бензола 1,2 %, что превышает требования ДСТУ, а у BVS и вовсе 2,6 %. Такое количество уже может нанести серьезный вред двигателю.

Коррозия не пройдет
Одним из самых важных эксплуатационных показателей спиртового топлива является коррозионная активность. Дело в том, что спирт является сильным растворителем и разъедает резиновые и пластиковые детали топливной системы. Чтобы этого избежать, в состав биотоплива нужно вводить специальную присадку, повышающую значение кислотного параметра pH. В целом, этот показатель должен быть от 6 до 9 единиц. Все участники справились с этим тестом, а самое высокое значение (7,4 единицы) было обнаружено в пробе топлива А-95Е Premium+ от сети БРСМ-нафта. Такие показатели говорят о том, что по своим антикоррозионным свойствам спиртовой бензин практически не отличается от обычного бензина и является безвредным для резинотехнических деталей двигателя.

Объёмная часть эфиров
После того, как в лаборатории определили, что два образца (Авиас и BVS), не являются «спиртовыми», был проверен уровень содержания эфиров, кислородсодержащих присадок. Анализ показал, что топливо из этих двух сетей состоит из соответственно 15 и 20,6 процентов этого компонента. Добавление такого количества кислородсодержащих компонентов приводит к ухудшению теплотворной способности топлива, что приведет в конечном итоге к замедленной динамике авто и большему расходу топлива.

Итоги и мировой опыт
Результаты показали, что заправляться «спиртовым» или «альтернативным» бензином без риска для собственного автомобиля можно и нужно. Важно внимательно подходить к выбору продавцов такого топлива. Ведь производят его самостоятельно, и понять, из чего оно состоит, можно только лабораторным путём. Если же надежный продавец найден, за качество бензина, расход топлива и состояние автомобиля можно не беспокоиться.

«Спиртовой бензин, как известно, имеет определенные моющие свойства. С первыми заморозками у меня этой проблемы словно не бывало: никаких дабл стартов, всё в порядке. Лёгкий всегда надёжный пуск даже в морозную погоду, лёгкая нормальная работа двигателя. На сервисе смотрели свечи, состояние фильтров — всё гораздо лучше, чем при использовании обычного бензина», — рассказывает автоэксперт, замредактора журнала «За рулём» Ярослав Масковка, который уже 3 года заправляется «спиртовым бензином».

Раз у альтернативного топлива столько преимуществ, почему оно до сих пор не стало лидером продаж в Украине? Эксперты называют несколько причин: не все водители о нём знают, не во всех розничных сетях его можно купить. Кроме того, биоэтанол в нашей стране стал страшилкой и окутан мифами. А пока на украинском рынке продолжают дебаты о том, вреден ли он или полезен, мир давно ушёл вперёд. В Бразилии 50% авто ездят на чистом биоэтаноле, остальные — имеют 27%. Вся Европа добавляет уже добавляет в бензин 10% спирта и намерена увеличить содержание до 14% в 2030 году. Китай остановил дотации в производство электрокаров и закупил у Украины 6 млн тонн кукурузы для собственного производства биоэтанола. Для этих целей в КНР построили самый большой в мире биоэтанольный завод в мире. Страна третья после США и Бразилии по объемам производства и потребления биоэтанола.

«Только в Украине эта история интенсивно блокируется фейками и разными глупостями о том, что биоэтанол это плохо. 85% европейского бензина — бензин с добавлением биоэтанола. Бразильцы ещё в 1976 году, когда все двигатели были на карбюраторах, ввели обязательное добавление 11%. Как результат с 1976 по 2000 годы только на импорте нефти они сэкономили больше 90 млрд долларов. Для Украины это золотое дно», — говорит Тарас Николаенко, исполнительный директор Украинской ассоциации производителей биоэтанола.

Купить машину на автопродаже? Автобазар Украины.

Спирт как топливо

Этанол в качестве топлива для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в 1876 году применял немецкий изобретатель Николаус Отто, а в 1908 году Генри Форд предложил покупателям «жестянку Лиззи» Ford T с двигателем, работающим на этаноле, бензине или их смеси. Биоэтанол.

Этанол, или этиловый спирт, более известен как сырье для изготовления алкогольных напитков. Биоэтанол – это обезвоженный этиловый спирт, изготовленный из биологически возобновляемого сырья. Есть три способа получения этилового спирта: сбраживанием пищевого сырья (переработкой содержащегося в сырье сахара в спирт при помощи дрожжей), гидролизом растительного сырья и гидратацией этилена (синтетический спирт). Энергетическая ценность спирта почти в полтора раза ниже, чем у бензина.

Как получают этанол?
Первый этап — это получение целлюлозы. Например, в древесине ее содержится до 60%, а в бумажных отходах — все 90%. Затем целлюлозу в присутствии катализатора подвергают гидролизу (или «осахариванию»), в результате которого получается техническая глюкоза. После этого глюкозу в присутствии дрожжей (обычных, как в тесте) заставляют бродить. И на выходе образуется этиловый спирт — С2Н5ОН. Как в том анекдоте — «он»! В качестве автомобильного топлива этанол по некоторым параметрам превосходит бензин. В нем гораздо меньше примесей (например, серы), а октановое число по исследовательскому методу достигает 125 единиц. Поэтому этанол иногда используют как высокооктановую добавку — например, «девяносто второй» бензин с десятью процентами этанола становится «девяносто пятым» (схожее горючее, Е-10, используют в Таиланде). Однако теплотворная способность этанола существенно ниже «бензиновой» (21,2 кДж/л против 31,9 кДж/л) — отсюда и более высокий расход топлива. Кроме того, этанол очень гигроскопичен — при контакте с водой он «вымывается» из состава смеси, нарушая ее характеристики.

Опытная станция в Орнскольдсвике вырабатывает этанол из древесины. Опилки из контейнеров (1) поступают в автоклав (2), где подогреваются паром, и оказываются в реакторе (3). В нем опилки «осахариваются», разлагаясь на техническую глюкозу и лигнин. Затем в баке (4) в процессе детоксификации глюкоза лишается примесей и отправляется на брожение в колонны (5), где превращается в этанольное «сусло». Завершает процесс дистилляция, по окончании которой товарный этанол скапливается в баке (6)

Плюсы:
— Запасы сырья разнообразны и практически неограниченны;
— Есть богатый опыт эксплуатации двигателей, работающих на спирте (Бразилия, Австралия);
— Ниже токсичность выхлопных газов;
Минусы:
— Нужно вносить конструктивные изменения в систему питания;
— Мощность двигателя снижается, а расход горючего увеличивается;
— Из-за гигроскопичности спирта могут ухудшаться пусковые свойства двигателя;
— Дорогостоящее производство биоэтанола;

Метанол
Более известен как метиловый (или древесный) спирт. Процесс получения основан на каталитической конверсии углеводородов природного, коксового и других углеводородсодержащих газов с водяным паром. Как самостоятельное горючее и в качестве добавок к бензину применяется редко и только для двигателей спортивных мотоциклов, не рассчитанных на длительную эксплуатацию. В то же время достаточно широко используется как сырье, из которого автомобили на топливных элементах черпают водород.

Плюсы:
— Позволяет решить проблему хранения водорода и извлечения его по мере надобности;
— Запасы сырья практически неограниченны;
— Может использоваться как сырье для производства синтетического бензина;
Минусы:
— Очень токсичен (смертельная доза для человека – 30 миллилитров);
— Вызывает коррозию деталей;

Чем хорош бензин на спирту, и какие есть подводные камни?

Продолжаю восстанавливать записи БЖ. Будем говорить о спиртосодержащем бензине.

Вот уже с месяц заправляюсь 95 Premium E30. Это бензин, с октановым числом 95 и содержащий (разбавлен) спиртом (этанол) на 30%. Впечатления однозначно положительные!

Споры по поводу того, этиловый спирт в бензине – это хорошо или плохо, не утихают. Во-первых, на АЗС появляются более дешевые виды бензина, позиционирующие как топливо нового поколения, представляющее из себя смесь обезвоженного этилового спирта (30% и более), легких фракций бензинов, эфиров, углеводородов, стабилизаторов и присадок, предотвращающих коррозию и обеспечивающих сохранность резиновых деталей двигателя и топливной системы машины. Стоит такое топливо на 1–1,5 грн дешевле обычного. Заманчиво! Особенно, если принимать во внимание нынешнюю стоимость горючего. Во-вторых, с начала текущего года в Украине, по идее, в силе законодательно закрепленная норма об обязательном содержании биокомпонентов – не менее 5% – в автомобильных бензинах.

Так чем хорош бензин на спирту, и какие есть подводные камни? Давайте разберемся.

МИРОВАЯ ПРАКТИКА

В развитых странах топливо с биоэтанолом – давно норма. Во всем мире бензин, содержащий спирт, обозначен индексом E (ethanol – этанол), а рядом с буквой ставят цифру, указывающую количество содержание спирта в процентах. Например, Е5, Е7, Е10. Такие бензины считаются низкосодержащими. По идее, их можно заливать в любое ведро. Если число содержания выше «десятки», то лучше уточнять, допускает ли автопроизводитель применение биотоплива. В Бразилии, США и некоторых странах ЕС продают смесь Е85 (не сложно догадаться, это 85% этанола и 15% бензина). Ее можно заливать в авто с топливной системой Flex-Fuel, Flexifuel, BioFlex, Tri-Flex и в прочие многотопливные варианты.

Процент содержания этанола в альтернативных видах топлива

Название / Содержание этанола в %
Е5 5
E7 7
E10 10
E15 15
E20 20
E25 25
E30 30-40
E60 50-60
E85 70-85

В Украине, к примеру, можно встретить спиртосодержащие бензины на разных АЗС под такими наименованиями: А-95Е Премиум+, Gepard95, Innovative E95, EXTRA Аб-95 и пр. Как видим, обозначение не европейское и сходу не отображает процентное содержание этанола. В таких случаях лучше всего переспросить у работников станции, а лучше попросить паспорт качества топлива и убедиться в его соответствии одному из перечисленных международных стандартов. Просто-напросто в Украине не существует норм, регламентирующих принцип называния топливо по процентному содержанию этанола. Отсюда и такой креатив – главное, чтобы в глаза бросалось название.

Практика «скрещивания» бензина с этанолом в Европе началась в 2000-х. Топливные эксперты считают, что бензин является крупнейшим источником искусственных канцерогенных веществ, а если к нему добавить биоэтанол, то он обогащается кислородом, а значит, лучше сгорает и уменьшаются выбросы окиси углерода (злостного СО2) на 30% и более.

Следуя этому убеждению, к 2005-му в Европе, по установленным номам, в бензин добавляли 2% спирта, к 2010-му – уже 5%, а к 2020-му этот показатель планируют увеличить до 10%. Но при этом, по установленным нормам, во всех регионах Евросоюза должно быть гарантировано наличие инфраструктуры, которая бы обеспечивала заправки и поставки бензина без содержания биоэтанола для неадаптированных ТС. Опа! А что же подразумевается под понятием «неадаптированные»? Как говорят эксперты, данный бензин более подходит для машин, год выпуска которых 2008 и позже. Такие авто уже адаптированы для бензоэтанола. Даже если машина старее, 5-7% этанола в топливе на работе двигателя или целостности топливной системы не отразятся, уверяют эксперты, но с большим содержанием советуют не эксперементировать. А с ведрами из эры «совка» и старыми иномарками, конечно, лучше вообще не рисковать.

Ethanol Fuel Pump

Также, если авто старше пяти лет и ни разу не использовались моющие присадки, специалисты советуют перед пробой нового топлива промыть топливную систему и бак. Это можно сделать на СТО. Зачем это надо? Есть вероятность, что может выйти из строя топливный насос – из-за забитого фильтра он будет работать под нагрузкой.

РИСКИ, СТРАХИ

Эксперты отмечают, что крайне важно, чтобы биоэтанол содержал в себе не более 0,2% воды, так как это серьезно влияет на качество топлива, особенно зимой. Спирт очень гигроскопичен и существует теоретический риск, что в моторе смесь разделится на бензин и водно-спиртовые шарики. И как следствие, смогут наблюдаться: перерасход топлива (вода не вырабатывает энергии), детонация, да и вообще ведро может не завестись, ведь напитавшийся водой спирт превратится в льдинки. Тю… А как же с этим живут странах в ЕС? Например, в морозной Скандинавии? Поговаривают, там зимой ездят автобусы на 100%-м биоэтаноле. Все просто: на каждом этапе – от завода до заправки – следят за тем, чтобы в спирт не попало Н2О больше, чем положено. Заботятся ли об этом также щепетильно у нас, вопрос спорный…
Этанол – это отличный растворитель и окислитель, из-за чего в составе бензина (в большом количестве) он может повредить уплотнительные прокладки и другие пластмассовые детали внутреннего мира авто. Чтобы этого не случилось, должны быть использованы нержавеющая сталь, пластик.
Еще момент, если в автомобиле что-то выходит из строя из-за спиртосодержащего бензина, большинство сервисов не предоставляют детали хозяевам автомобильных средств по гарантии. Да и вообще, гарантия может стать недействительной.
Автомобили потребляют больше такого топлива, чем обычного. Не значительно, но все же. Так что экономия за счет цены может сводиться на нет. Плюс зимой для прогрева двигателя потребуется больше времени. А карбюраторные автомобили для работы на этаноле нуждаются в тонкой и точной настройке карбюратора.
АЗС со спиртовым бензином пока в нашей стране есть не везде. Поэтому при междугороднем передвижении может возникнуть такая ситуация, когда нужного вам бензина вы не сыщете.

ПРЕИМУЩЕСТВА

— Этанол дешевле бензина, а значит, топливо с его присутствием дешевле.
— В миксе бензина и спирта меньше серы, бензола и другого «мусора», вредного для мотора. Соответственно, снижается количество продуктов сгорания, которые ведут к повышенному износу агрегата и окисляют масло. В общем, моторное масло, двигатель, свечи зажигания служат дольше. А вы экономите средства и радуетесь увеличению межремонтного срока эксплуатации движка. Ну, и выхлоп становится более экологичным.
— Этанол сгорает эффективнее, имеет меньшую теплопроводность и высокое октановое число. Значит, двигатель работает стабильнее, снижается риск его перегрева, а камера сгорания, выпускные клапаны цилиндров и другие части ДВС работают в более благоприятных условиях.
— Мотор не перегревается при сильной жаре или в городских пробках. Снижение температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя достигает 15-20 °С.
— Октановое число этанола может достигать 113 единиц, что делает его пригодным для двигателей всех степеней сжатия топливной смеси, работающих на бензинах всех марок: 76, 80, 92, 95, 98. Профессионалы имеют возможность повысить степень сжатия до 11,5-12,5 единиц и получить повышение мощности двигателя, КПД, крутящий момент и экономичность.
— Этанол менее подвержен взрыву при серьезных ДТП.

В общем, думать и решать каждому самому. Но, я не вижу проблем, бортовой компьютер не возмущается. Дилерский мануал к моему авто тоже не против, хоть и говорит лишь о 10% содержания этанола.

Еще раз всем решившим перейти на подобное топливо — обязательно прочистите топливную систему!

Это было написано более месяца назад и скажу, что на сегодня я вернулся к использованию обычного бензина, более того вернулся на заправку компании WOG, ибо доверие — весчЪ такая хрупкая. Ну, нет веры там, где её нет уже давно! Так и о качестве бензина и порядочности владельцев АЗС.

Более того, что я уже упоминал выше, сам производитель не рекомендует использование смешанного топлива с содержанием этанола больше 10% и октанового числа бензина менее 87. И если с октановым числом более менее всё благополучно, то содержание 30% этанола (если верить сертификатам) уже не есть хорошо, а 10% содержащий бензин у нас пока не производят.

Биоэтанол

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 году составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» («Energy Policy Act of 2005»), и «Стандарт возобновляемых видов топлива» («Renewable Fuels Standard»). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).

Содержание

• 1 Сырьё для производства биоэтанола
• 2 Методы производства
  • 2.1 Брожение
    • 2.1.1 Промышленное производство спирта из биологического сырья
    • 2.1.2 Гидролизное производство
• 3 Этанол как топливо
  • 3.1 В России
• 4 Топливные смеси этанола
• 5 Энергоэффективность этанола
• 6 Экономическая эффективность производства этанола
• 7 Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива
• 8 Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива
• 9 См. также
• 10 Примечания
• 11 Ссылки

Сырьё для производства биоэтанола [ править | править код ]

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Сырьём для производства биоэтанола может служить борщевик Сосновского. С гектара борщевика, ориентировочно, можно получить до 25 тыс. литров биоэтанола. Для сравнения, сахарный тростник и сахарная свекла позволяют производить соответственно 4550 и 5060 литров биоэтанола с гектара. [1]

Методы производства [ править | править код ]

Брожение [ править | править код ]

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путём дистилляции.

Промышленное производство спирта из биологического сырья [ править | править код ]

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

• подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.;
• ферментация; на подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено — для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкоамилаза, амилосубтилин;
• брагоректификация — осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.

Крупнейшие производители биоэтанола в США компании «Archer Daniels Midland» и «Cargill».

Гидролизное производство [ править | править код ]

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

Этанол как топливо [ править | править код ]

На 2008 год доля этанола в мировом потреблении моторного топлива составила 5,4 %. В том же году 89 % мирового производства этанола приходились на долю США и Бразилии. [2]

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии, чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола, см. ниже «Энергоэффективность этанола»); пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» — от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4 % (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «Flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики производства биоэтанола заявляют, что для производства биоэтанола под плантации тростника часто вырубаются тропические леса. Хотя плантации сахарного тростника не являются первоочередной целью лесорубов. Тропические леса вырубаются нелегально ради древесины. Если нелегальные производители древесины вырубают участок леса, то после их ухода участок занимают фермеры для выпаса скота. Через 3-4 года выпас скота на этом участке прекращается, а участок занимают фермеры для производства сои и других культур.

Производство этанола из кукурузы в США в 5-6 раз менее эффективно по сравнению с его производством на основе сахарного тростника в Бразилии. В последнее время в южных штатах США начинается производство целлюлозного этанола, для чего проводятся посевы сладкого сорго [2] .

В России [ править | править код ]

В 2004 году в РФ был принят ГОСТ Р 52201-2004 на спиртосодержащие моторные топлива («бензанолы») с содержанием этанола 5–10%. С 2006 года вступили в действие изменения к Закону «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» и к главе «Акцизы» Налогового кодекса РФ. В результате изменений, бензин, содержащий более 1,5 % спирта, признается спиртосодержащей продукцией со всеми вытекающими последствиями: его изготовление и реализация подлежат лицензированию и специальному контролю со стороны налоговых органов. [3]

В 2018 году был принят закон, регулирующий производство и оборот биоэтанола и призванный вывести производство и оборот автомобильного бензина, произведенного с добавлением этилового спирта, из-под действия закона 2006 года о госрегулировании производства и оборота этилового спирта. [4]

Топливные смеси этанола [ править | править код ]

Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ.

Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых в основном в Бразилии и США и в меньшей степени — в других странах. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.

ЕD95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания «Scania» начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле, в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — «BEST» («BioEthanol for Sustainable Transport»).

Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, его получение и использование без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4 % воды (по весу); 96,5 % и 3,5 % в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

Подробно номенклатура смесей этанола и бензина, используемых в качестве топлива в разных странах и машинах, описана в английской статье Википедии Топливные смеси этанола.

Энергоэффективность этанола [ править | править код ]

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте [5] . В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с «Flex-fuel» двигателями. Исследовали смеси от 2 % до 85 % содержания этанола в бензине.

Для обычных автомобилей оптимальной оказалась смесь Е30. Потребление топлива снизилось на 1 % в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях «Toyota Camry» и «Ford Fusion».

Для «flex-fuel» автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление топлива снизилось на 15 % в сравнении с бензином. Результат получен на «flex-fuel» модели «Chevrolet Impala».

Экономическая эффективность производства этанола [ править | править код ]

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что себестоимость производства биоэтанола в США составляет около 0,3$ за литр, в Бразилии — 0,19-0,2 $, в Европе — 0,5$ [6] . В начале 2008 года рыночная цена 1 литра этанола была: в США — 0,43 $ (бензин — 0,55 $), в Бразилии — 0,4 $, в Европе — 0,72 $ (бензин — 1,5 $) [7] .

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива [ править | править код ]

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO₂ при производстве этанола из зерна, по состоянию на 2007 г., в США составляло, в среднем, 19 %, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28-32 %. Максимальное снижение выбросов CO₂ может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52 %) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов — 82 % — может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производства в настоящее время (2011 г.) отсутствуют [8] .

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие в 2008 г. составил 35 % [9] .

Содержащийся в этаноле кислород позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10 % содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %, выбросы СО — на 30 %.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в CO₂ эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива [ править | править код ]

• «Микроджоуль»
• Koenigsegg CCXR
• en:Saab Aero-X
• Saab 9-3 (в комплектации с двигателем «BioPower»)
• Ford Focus и Ford C-MAX Flexifuel
• Zenvo ST1 (Zenvo)
• Bentley continental Supersports

В начале 2007 г. 15 % автомобилей в Бразилии имели flex-fuel двигатели.

В 2007 году в Бразилии было продано 2 миллиона новых биотопливных автомобилей, что составляет 85,6 % от рынка новых автомобилей Бразилии. За 2003 год в Бразилии было продано 48 тыс. биотопливных автомобилей, что составляло 4 % автомобильного рынка.

Последнее время широкое распространение получили двигатели «Flexifuel» от компании «Ford». В 2007 году в Европе было продано около 17500 автомобилей «Flexifuel».

Этилированный бензин – это одно. А бензин с этиловым спиртом.

В этом номере немало статей о двигателе и его компонентах. А на с. 12–15 говорится о моторном топливе с этиловым спиртом (этанолом).

Тема современная, интересная, вызывающая много споров. Но вот беда: очень часто бензин с добавлением этилового спирта именуют этилированным. И не только на форумах в Интернете, но и в солидных, казалось бы, изданиях. И даже с высоких трибун! А ведь такая путаница говорит о полном непонимании предмета.

Новая информация не должна вытеснять базовых знаний – иначе любое образование, будь оно хоть трижды МВА, окажется колоссом на глиняных ногах. Поэтому давайте разберемся с терминами.

Чего мы ждем от бензина? Многого: чтобы сгорал без детонации, не губил окружающую среду и не выводил из строя системы нейтрализации отработавших газов. Эти и другие требования, выраженные в числах, прописаны в нормах Euro.

Но раньше нормы были другими. Об экологии никто не думал, а вот с детонацией бороться приходилось – этого требовали двигатели с увеличенной степенью сжатия.

Добиться повышения октанового числа можно либо технологическими способами, либо введением специальных присадок – антидетонаторов. Когда-то функцию антидетонатора выполнял ТЭС – тетраэтилсвинец Pb(C₂H₅)₄.

Как работает ТЭС? В условиях высоких температур в камере сгорания происходит выделение чистого свинца. Участвуя в реакциях, он тормозит окисление углеводородов топлива. В результате детонация уменьшается, а то и прекращается вовсе.

ТЭС вводили в бензин в виде так называемых этиловых жидкостей. Этот бензин и называли этилированным. Но спасая двигатели от детонации, человечество губило природу. Соединения свинца, попадая с отработавшими газами в окружающую среду, наносили ей невосполнимый ущерб. И настал день, когда бороться пришлось не с детонацией, а с этилированным бензином.

Хорошим аргументом стало изобретение каталитического нейтрализатора отработавших газов: свинцовые отложения выводили из строя этот дорогой узел. В конечном счете этилированный бензин повсеместно запретили.

А теперь вернемся к термину этиловая жидкость. Почему этиловая? А потому, что помимо свинца в ее состав входит этил. Это такой радикал, его формула – С₂Н₅.

Узнаете? Как не узнать! Если сюда добавить гидрокисильную группу ОН, получим С₂Н₅ОН – этиловый спирт. Эта формула известна даже школьникам. Но к этиловым жидкостям спирт не имеет никакого отношения. У них только общий радикал – тот самый этил. И как следствие – похожее звучание. Но для близкого родства этого недостаточно. Мало ли какие радикалы куда входят!

Так что этиловая жидкость и этиловый спирт – суть разные вещи. И древний бензин с тетраэтилсвинцом совсем не то, что бензин современный с этиловым спиртом. И уж совсем негоже именовать топливо со спиртом этилированным бензином.

Да, чуть не забыл. Этиловый спирт – тоже отличный антидетонатор, и это одна из причин роста его популярности в составе моторного топлива. Но к этой теме мы вернемся особо.