Viele Fahrzeuge verwenden jetzt Ethanol-Kraftstoff. Wenn Sie sich den Produktionsprozess ansehen, könnten Sie ihn leicht mit einer Brauerei verwechseln und wären nicht zu weit von der Wahrheit entfernt. Der Prozess beinhaltet Fermentation, Destillation und Dehydratisierung, um den Brennstoff schließlich als raffiniertes Produkt zu extrahieren.

Woraus es besteht
Ethanol ist hauptsächlich ein Naturprodukt und stammt aus Kulturen wie Mais, Getreide und Zuckerrohr. Dies macht es sehr nachhaltig in einer Umgebung, in der energiebewusste Produzenten dazu gedrängt werden, sich von fossilen Brennstoffen abzuwenden. In einer nachhaltigen Kultur gibt es genügend Platz für den Anbau von Nahrungs- und Kraftstoffpflanzen, und dies könnte für die Landwirte in den kommenden Jahren von großem Vorteil sein. Alle natürlichen Nebenprodukte dieser Pflanzen können in eine Art Biokraftstoff umgewandelt werden, um den Massen zu nützen und ein grünes Leben zu erhalten.

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Der Produktionsprozess
Der Prozess der Herstellung von Ethanol als Kraftstoff beginnt mit der mikrobiellen Fermentation natürlicher Zucker. Bevor dieser Prozess beginnen kann, müssen einige Produkte einem Verzuckerungsprozess unterzogen werden. Dieser Prozess wandelt die natürlichen Kohlenhydrate, wie Stärke und Zellulose, mittels Enzymen in Zucker um. Wie bei der Alkoholproduktion werden diese Zucker dann destilliert. Sobald dieser Prozess abgeschlossen ist, findet der Prozess der Dehydratisierung statt.

Destillieren des Gemisches
Damit Ethanol ein brauchbarer Brennstoff wird, muss das Wasser in seiner Struktur entfernt werden. Durch die Destillation wird das meiste davon entfernt, aber die Reinheit wird auf etwa 96 Prozent reduziert. Dies senkt die Effektivität, so dass weitere Prozesse durchlaufen werden müssen, um eine reinere Version zu erstellen. Daher ist die Dehydratisierung eine weitere Stufe, durch die der Prozess zur Herstellung des Endprodukts vorangetrieben wird.

Der Dehydratisierungsprozess
Die Dehydratisierung besteht aus fünf Grundstufen, um das azeotrope Ethanol-Wasser-Gemisch vollständig zu eliminieren. Der anfängliche Prozess wird als „azeotropes Destillieren“ bezeichnet, bei dem Cyclohexan und Benzol zugesetzt werden. Diese Kombination erzeugt ein heterogenes azeotropes Gemisch aus einem Dampf / Flüssig / Flüssig-Gemisch. Wenn dieses destilliert wird, verursacht es die Produktion des wasserfreien Äthanols. Es entsteht auch eine dampfförmige Mischung aus Cyclohexan, Benzol und Wasser, die sich beim Kondensieren in eine zweiteilige Flüssigkeit verwandelt. Von dort wird eine ternäre Komponente zugegeben, um die Flüchtigkeit des Ethanols zu erhöhen.

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Umweltbelange
Ethanolkraftstoffanlagen sollten der Politik zur Energieeinsparung besondere Aufmerksamkeit widmen. Dies hat einige Unternehmen dazu veranlasst, nach Möglichkeiten zu suchen, die Verarbeitungskosten sowie die Umweltauswirkungen zu senken. Einige sind Befürworter des Ausschneidens des Destillationsprozesses zugunsten einer einfachen Dehydratisierung geworden. Dies erfordert die Verwendung von Sieben, um das Wasser aus Ethanolkraftstoff molekular zu entfernen. Es gibt viele andere Methoden, die erforscht und in Betracht gezogen werden, um den Prozess einfacher, kürzer und kostengünstiger zu machen, aber diese werden noch überprüft.

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Vor- und Nachteile von Ethanolkraftstoff

Die USA und Brasilien sind die größten Verbraucher und Produzenten von Ethanolkraftstoff. Viele US-Fahrzeuge auf der Straße sind heute flexible Kraftstofffahrzeuge, die mit einer Mischung aus Benzin und Ethanol betrieben werden können. Die flexibelsten Kraftstofffahrzeuge in der U.S. Erlauben Sie 10 Prozent Ethanol und 90 Prozent Benzinmischungen. In Brasilien fahren viele Autos mit E85-Ethanol oder 85 Prozent Ethanol. Aufgrund des Drucks, energieunabhängig und umweltbewusster zu werden, sind alternative Kraftstoffe wie Ethanol zu einer bedeutenden Kraftstoffquelle geworden. Es gibt natürlich Vor- und Nachteile von Ethanolkraftstoff.

Umweltfreundlichere Kraftstoffproduktion
Die Ethanolproduktion verursacht weniger Treibhausgasemissionen als andere Kraftstoffe. Der Produktionsprozess umfasst den Anbau, für den dieselbetriebene Geräte erforderlich sind, die Schadstoffe ausstoßen. Der Prozess beinhaltet auch das Destillieren oder Trennen von Wasser von Alkohol, der normalerweise kohleerzeugende elektrische Energie verwendet. Aber die Produktion von Ethanol aus Mais anstelle von Benzin reduziert die Treibhausgasemissionen um 13 Prozent, so die Forscher. Diese Reduzierung kann in Zukunft auch durch die Verbesserung der Technologie und die Verwendung von Quellen wie Switchgrass erhöht werden.

Positive Energiebilanz
Viele Kritiker von Ethanol glauben, dass es mehr Energie braucht, um Ethanol zu produzieren, als es als Brennstoff liefert. Der Grund dafür ist, dass Ethanol die Laufleistung eines Autos verringert. Eine Studie zeigt jedoch, dass Ethanol aus Mais eine positive Energiebilanz schafft. Bei der Herstellung von Ethanol entstehen mehrere Nebenprodukte und wertvolle Produkte wie Maisöl.

Schwankender Preis
Der Preis zum Tanken von Ethanol variiert stark und schwankt anders als bei Benzin. In der Vergangenheit hat Ethanol für fast 30 Cent weniger pro Gallone im Vergleich zu normalem Benzin verkauft. Allerdings hat Ethanol auch für 80 Cent mehr als Benzin verkauft. Diese Preisänderungen und Unterschiede sind in der Regel auf den regionalen Standort zurückzuführen. Zum Beispiel ist Ethanol im Mittleren Westen, wo mehr Mais angebaut wird, wahrscheinlich billiger.

Geringere Laufleistung
Ethanol hält natürlich weniger Energie als Benzin. Das unglückliche Ergebnis ist eine Verringerung der Laufleistung um 20 bis 30 Prozent für Fahrzeuge, die mit dem alternativen Kraftstoff betrieben werden. Für Menschen, die in Gebieten leben, in denen Ethanol teurer ist, kann Benzin besonders billiger zu kaufen sein. Es gibt jedoch Motortechnologien, die diesen Kilometereffekt verringern und in einigen Fahrzeugen mit flexiblem Kraftstoff zu finden sind.

Schlechte Infrastruktur
Es fehlt an Ethanolproduktionsanlagen, damit der Kraftstoff breiter eingesetzt werden kann. Infolgedessen fehlt es auch an Ethanol-Tankstellen. Die meisten dieser Stationen befinden sich im Mittleren Westen, wo die Ethanolproduktion am höchsten ist. Viele Fahrer, die Autos mit flexiblem Kraftstoff haben, tanken nur Benzin anstelle des Kraftstoffgemisches. Es ist offensichtlich, dass mehr Vertrieb und Produktion erforderlich sind, bevor Ethanol so zugänglich wird wie herkömmliches Benzin.

Funktionsweise einer Ethanol-Brennstoffzelle

Eine Ethanol-Brennstoffzelle ist eine Alternative zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor. In einer Brennstoffzelle beträgt die Kraftstoffumwandlungsrate 40 bis 50 Prozent, verglichen mit 15 bis 20 Prozent bei einem Verbrennungsmotor. Weil die Membran der Zelle sauber gehalten werden muss, ist die logische Brennstoffwahl sauberes, hydratisiertes Äthanol.

Eine Brennstoffzelle kann mit einer Batterie verglichen werden. In einer Brennstoffzelle gibt es zwei Elektroden, eine Anode und eine Kathode, die durch eine Protonenaustauschermembran getrennt sind. Die Anode an einem Ende wirkt als das positive Ende und die Kathode am anderen Ende wirkt als das negative Ende. Eine Seite enthält einen wasserstoffbasierten Kraftstoff, in diesem Fall Ethanol, und die andere ist sauerstoffbasiert. Um die Protonenaustauschermembran herum befindet sich ein Elektrolytkatalysator. Wenn Brennstoff und Sauerstoff die Elektrolyte passieren und gemischt werden, wird Energie erzeugt. Solange der Brennstoff wieder aufgefüllt wird, wird die Zelle weiterhin Energie produzieren, bis die Membran oder der Katalysator zu schmutzig oder beschädigt wird, um die Produktion fortzusetzen.

Wo sie verwendet werden
Ethanol-Brennstoffzellen sind noch in der Entwicklung, aber sie können verwendet werden, um Autos und Lastwagen anzutreiben. Je fortschrittlicher die Technologie ist, desto häufiger werden Zellen. Sie können auch verwendet werden, um andere Transportquellen wie Roller, Busse, Züge und Flugzeuge sowie Krankenhäuser, Unternehmen und Bürogebäude mit Strom zu versorgen. Die Anwendungen sind endlos und wachsen täglich. Industrie-Ziele haben Brennstoffzellen schließlich verwendet werden, ähnlich wie Batterien sind jetzt, Stromversorgung von Mobiltelefonen, Laptops und andere Arten von Kommunikationstechnologien.

Warum Ethanol-Brennstoffzellen wichtig sind
Saubere Kraftstofftechnologie, Flex-Fuel-Autos und -Lastwagen, Entwicklung von Biodieseln, verringerte Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen; All diese Technologien ebnen den Weg für die Vereinigten Staaten, ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu beenden. Zu diesen Technologien gehört die Verwendung von Ethanol als Kraftstoff oder Kraftstoffadditiv. Da unser Bedarf an Brennstoffen und Energiequellen steigt, wächst der Drang, Technologien wie die Ethanol-Brennstoffzelle zu entwickeln, um Energieerzeugung und -transport zu schaffen, die sauberer und nachhaltiger zu betreiben sind.

Methanol vs. Ethanol
Sowohl Methanol als auch Ethanol gehören zu den umweltfreundlicheren Alternativen zu Benzin. Beide bieten eine geringere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und verwenden zumindest teilweise nachhaltige Materialien als Quelle. Welcher von ihnen bietet die bessere Lösung als Kraftstoff?

Kosten
Die Herstellung von Methanolkraftstoff ist billiger als die Herstellung von Ethanolkraftstoff. Das gibt ihm einen deutlichen Vorteil. Eine größere Vielfalt von Materialien, sowohl Biomassematerialien als auch Kohle und Erdgas, kann zur Herstellung von Methanol genutzt werden, während Ethanol im Wesentlichen Getreidealkohol ist, der auch als Mondschein bekannt ist. In Bezug auf die Sicherheit sind Methanol und Ethanol überhaupt nicht gleich. Methanol ist viel sicherer, vor allem aufgrund der Tatsache, dass es weit weniger brennbar ist. Auf der Seite von Ethanol ist es weit weniger giftig als Methanol.

Energie
Methanol enthält nur 67 Prozent der Energie von Benzin pro Gallone, während Ethanol 75 Prozent der Energie von Benzin pro Gallone hat. Was dies bedeutet, ist, dass weder die gleiche Laufleistung pro Gallone verwaltet. Diese Zahl wird durch die Tatsache ausgeglichen, dass sie billiger zu produzieren sind. Sie verwalten eine viel größere Laufleistung pro Dollar. Da die Gaspreise weiter steigen, werden Methanol und Ethanol zu viel besseren Angeboten.

Korrosion
Methanolkraftstoff benötigt Additive, um in einem Automotor zu arbeiten, andernfalls kann er Korrosion verursachen. Ethanol-Kraftstoff hingegen kann in einem Standard-Benzinmotor ohne Einstellung arbeiten. Wenn der Motor modifiziert wurde, um Methanol zu betreiben, kann er auch Ethanol oder normales Gas betreiben.

Grün Qualitäten
Sowohl methanol und ethanol kraftstoff sind biologisch abbaubar und wird lösen in kontakt mit wasser. Dies macht sie zu einer viel besseren Option für die Umwelt als Benzin. Es sollte jedoch beachtet werden, dass Ethanol aus Pflanzenmaterial hergestellt wird, Sie müssen die Energie berücksichtigen, die für das Wachstum dieser Pflanzen aufgewendet wird. Wenn Ethanol abgebaut wird, ist es bei weitem nicht so grün, wie seine Befürworter behaupten. Es braucht viel mehr Energie, um eine einzige Gallone Ethanol zu produzieren, als es tut, um eine Gallone Methanol zu produzieren, da fast alles verwendet werden kann, um das zu produzieren. Um den Kraftstoffbedarf der Nation mit Ethanol zu decken, müsste das gesamte Ackerland für die Produktion von Mais verwendet werden, aus dem es hergestellt werden könnte, und das ist keine praktikable Lösung.

E85 Ethanol
E85 Ethanol ist eine Mischung aus Ethanol und Benzin. Es ist 85 Prozent Ethanol und 15 Prozent Benzin. Es verbrennt sauberer als Benzin und hilft, die endliche Gasversorgung weiter zu dehnen. Die Laufleistung in einem Auto ist jedoch nicht so gut wie bei normalem Benzin. Der Anstieg der Luftverschmutzung wird durch den Mangel an Kilometerleistung ausgeglichen, was zu einem unangenehmen Kompromiss führt, da Methanol als Kraftstoff immer noch vorne liegt.

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