دانلود پایان نامه

باره ای از مواد در رسر راه دستیابی به ماده اتانول برای مصارف مختلف وجود دارد. دانشمندان برای هر مورد کالای جانشین خاصی پیشنهاد نموده‌اند. لیکن در مورد استفاده از این ماده بعنوان ماده اولیه و ثانویه یا هنوز موفق به یافتن محصول مشابه نشده‌‌اند و یا از نظر اقتصادی و یا شرایط تولیدی به کالای مناسب راه نیافته‌اند. به طور مثال الکل به عنوان ماده اولیه در تولید اسید استیک صنعتی که توسط دستگاه اسیتاتور (acitator) صورت می‌گیرد و یا استالدئید به عنوان ماده ثانویه مورد استفاده قرار می‌گیرد اما از آنجا که این ماده د رفرمول شیمیایی داخل می‌شود تاکنون بهترین ماده بوده و کالای جانشینی برای آن تعیین نشده است. ضمن آنکه در بعضی از موارد نظیر ساخت لوازم آرایشی و داروهای پوستی تقریباً الکل بدون کالای قابل جانشین بوده و به دلیل تصعید سریع می‌تواند مواد خوشبو کننده آرایشی را در هوا منتشر نماید.

2-10- اتانول به عنوان سوخت
اتانول یا الکل اتیلیک، مایعی روشن، بی‌رنگ و با بوی قابل تحمل است. در حال حاضر از این ماده به صورت خالص و یا مخلوط آن با بنزین به عنوان سوخت، استفاده می‌شود. استفاده از اتانول به عنوان سوخت کامل یا سوخت ترکیبی در بنزین امروزه در جهان با سرعت زیادی رو به گسترش است اتانول با عدد اکتان 113 یک سوخت بسیار مرغوب محسوب می شود و به عنوان ترکیبی اکسیژن دار با اضافه شدن به بنزین می‌تواند عدد اکتان را افزایش و انتشار آلاینده‌هایی نظیر CO را کاهش دهد.
اتانول می‌تواند در موتورهای جدید بنزین سوز، بدون هیچ تغییری در سیستم موتور از 3 تا 22 در صد در اختلاط با بنزین مصرف شود، اما استفاده از این ماده با درصدهای بالاتر نیازمند استفاده از موتورهای اختصاصی و یا دومنظوره است برای تغییر دادن سوخت اتومبیل به اتانول، سیستم کاربراتوری بزرگتر (ورودی بزرگتر) نیاز است (پنجاه درصد بزرگتر) همچنین نیاز است که مقداری اتانول گرم شده، به درون کاربراتور تزریق شود.
استفاده از اتانول عموماً‌با ترکیب 10% اتانول و 90% بنزین در دنیا رایج شده که نام سوخت E10 معروف گردیده است. این سوخت یکی از رایج‌ترین سوخت‌های موجود آ‌مریکا می‌باشد. در برزیل این ترکیب شامل 20 تا 25 درصد اتانول و در سوئد 5% اتانول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اهمیت روزافزون مسائل مربوط به محیط زیست و جلوگیری از آلودگی و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر از عواملی هستند که باعث شده امروزه کشورهای جهان به فواید استفاده از اتانول برای سوخت توجه کنند به همین دلیل مصرف آن در جهان از 19 میلیارد لیتر در سال 2001 به 305 میلیارد لیتر در سال 2006 افزایش یافته است17 و با توجه به روند رو به رشد قیمت نفت و در نتیجه قیمت بنزین، انتظار می‌رود مصرف آن با سرعت بیشتری افزایش یابد.
رقیب اصلی اتانول در بازار ترکیبات اکسیژن دار در جهان MTBE است مصرف MTBE به طور معمول در سالیان گذشته بیش از اتانول بوده است. لیکن با توجه به گزارشات متعددی که در مورد آلودگی آبهای زیرزمینی توسط MTBE آآآلود
وجوددارد، ادامه استفاده از این ماده در بسیاری از کشورهای جهان مورد تردید است.
از سایر عوامل محدودکننده مصرف اتانول به صورت سوخت جایگزین می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
تعداد کم جایگاه‌های عرضه این نوع سوخت حتی در کشورهای استفاده کننده، گرانبهاتر بودن قیمت خودروهایی که قابلیت استفاده از بنزین و اتانول (دوگانه سوز) را دارند نسبت به خودروهای متداول.
در برزیل و ایالات متحده آمریکا، استفاده از اتانول به دست آمده از نیشکر و سایر دانه‌‌ها به عنوان سوخت خودرو، توسط برنامه‌های دولتی حمایت می‌شود. برخی ایالات در آمریکا که در کمربند ذرت تولیدی در این کشور قرار دارند جایگزین نمودن اتانولی که از ساقه ذرت بدست می‌آید با بنزین را آغاز کرده‌اند. در برخی از کشورها قوانین مالیاتی هم به دلیل وضع مالیات پایین تر بر سوخت الکلی، استفاده از اتانول را تشویق می کند.

2-11- مزایای زیست محیطی اتانول18
1-کاهش انتشار CO2: CO2 حاصل از سوخت بنزین و یا هر سوخت دیگر وارد اتمسفر می‌شود و این گاز سبب تشدید پدیده گلخانه‌ای می‌گردد. در حالیکه CO2 حاصل از سوخت بیو اتانول تولید شده در فرایند تخمیر توسط گیاهان کاشته شده جهت تولید اتانول خواهد شد و این مزیت بزرگ جهت استفاده بیواتانول به عنوان سوخت است که حتی در سوخت‌های تمیزی مانند گاز طبیعی نیز یافت نمی‌شود.
2-کاهش انتشار CO و CH: آمار نشان می‌دهد که سوخت های E7,E5,E10 میزان CO را 4 تا 15 درصد و میزان CH را بین 2 تا 7 درصد کاهش می‌دهند.
3-کاهش انتشار VOC: سوخت‌های حاوی اتانول کاهش VOC را نشان می‌دهد و در عین حال نسبت به سایر سوخت‌ها صدمه کمتری به ازن وارد می‌کنند.
4-کاهش انتشار ذرات معلق (PM10): اجزای معلق با قطری کمتر از 10 میلیمتر هستند که در کیسه‌های هوایی شش انسان تجمع می‌یابند و سبب آسیب به سیستم تنفس و سرطان می‌گردند. در سوخت‌های حاوی اتانول انتشار ذرات معلق در حدود 10 درصد کاهش می‌یابد.
5-اکسیدهای سولفور (SOX): اگر بیواتانول به عنوان سوخت به صورت خالص به کار رود هیچ گونه سولفوری ندارد، درنتیجه اسیدی نداریم. در سوخت‌های حاوی اتاول نیز (SOX) کمتری تولید می‌شود.
6-اکسیدهای نیتروژن (NOX): این عامل در سوخت‌های حاوی اتانول تا 10 درصد افزایش می‌یابد با افزایش میزان اتانول در بنزین، میزان (NOX) کاهش می‌یابد. با تنظیم موتو رو درجه حرارت احتراق، می‌توان این عامل را د
ر حدی مطلوب نگه داشت.
7-آروماتیک‌ها: اتانول‌، حاوی هیچ گونه آروماتیکی نمی‌باشد. این در حالی است که بنزین های بدون سرب 45 درصد آروماتیک دارند.
8-آلدئیدها، میزان استالدئید در سوخت‌های حاوی اتانول، افزایش می یابد. با استفاده از تبدیل کننده کاتالیستی می‌توان این عامل را حذف کرد.
9-ایمنی الکل: اتانول از بنزین ایمن‌تر بوده دیرتر آتش می‌گیرد در برابر شعله آتش به آسانی می‌سوزد و دود کمتری در مقایسه با بنزین تولید می‌کند.
10- اتانول در محیط زیست به سرعت به مواد بی ضرری چون آب و گاز کربنیک تجزیه می شود.
11- اتانول ماده اکسیژن زا است و معادل 35 درصد وزن خود اکسیژن در بر دارد.
12- اتانول عدد اکتان بنزین مصرفی را بالا برده وبه احتراق بهتر بنزین در موتور کمک می کند،به طوریکه با افزایش 5 درصد اتانول عدد اکتان بنزین پایه از84.3 به 87.2 وبا افزایش 10 درصد اتانول به بنزین عدد اکتان سوخت از84.3 به 90 می رسد.
13- ورود اتانول به جو (در نتیجه احتراق ناقص یا تبخیر) هیچگونه آلودگی وعارضه زیست محیطی ایجاد نمی کند.
14- اتانول به خودی خود یک سوخت کاملاٌ تمیز محسوب می شود ودر نتیجه کلیه آلایندگیهای بنزین را نیز به نسبت درصدی که با آن مخلوط شده است کاهش می دهد.افزایش مصرف اتانول در بنزین مصرفی کشورهای صنعتی بعنوان یکی از روشهای انجام تعهدات این کشورها به معاهده کیوتو در مورد کاهش گازهای تاثیر گذار بر لایه اوزون و جو کره زمین مطرح است.

مطلب مرتبط :   سبکهای دلبستگی، همبستگی پیرسون

2-12- محصولات جنبی ناشی از تولید اتانول
در فرایندها و روشهای مختلف تولید اتانول بسته به استفاده از نوع مواد اولیه، محصولات جانبی متنوعی تولید می‌گردد با استفاده بهینه از آنها می‌توان هزینه‌‌های تولید را کاهش و درآمدهای طرح را افزایش داد.
محصولات جنبی تولیدشده در فرایند تولید الکل در روشهای مختلف، عبارتند از:
پروتئین: مواد لیگنوسلولزی می‌توانند حاوی حدود 15 درصد پروتئین بر مبنای وزن خشک باشند. از این پروتئین می‌‌توان در غذای حیوانات در واحدهای دامداری و پرورش ماهی استفاده کرد.
لیگنین: این ماده به هنگام تولید اتانول از مواد لیگنوسلولزی، بدون تغییر باقی می‌ماند. لیگنین دارای ارزش حرارتی بوده و میزان آن از 9100 تا 13000 BTU به ازای هر پوند با توجه به نوع ماده اولیه فرق می‌کند. بنابراین لیگنین را می‌‌توان به عنوان سوخت در بویلرها سوزاند و از انرژی آن استفاده کرد. تحقیقاتی در مورد استفاده بهتر از لیگنین به عنوان ماده اضافه شونده به آسفالت، آنتی اکسیدان و … در حال انجام است.
فورفورال: هیدرولیز زیست توده، آزاد کردن قندهای سلولز و همی سلولز را در بردارد. زایلوز قند اولیه همی سلولز می‌تواند در حضور اسید، به فورفورال تبدیل شود. از این ترکیب می‌‌توان به عنوان حلالی انتخابی، به منظور بالا بردن کیفیت روغن (نرم‌تر و روانتر شدن آن) استفاده کرد. هیدروژنه کردن فورفورال در دمای 200 درجه سانتی‌گراد منجر به تولید الکل فورفورال می‌شود که در تولید رزین‌های تجاری کاربرد دارند. فورفورال در دمای پایین، حالت چسبندگی پیدا کرده و به عنوان روکش چوب کاربرد دارد. ا زاین ماده در تولید نایلون نیز استفاده می شود.
CO2: به ازای تولید یک متر مکعب اتانول، 76 کیلوگرم دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که می‌‌‌توان 70 تا 80 درصد از آن را بازیابی کرده و پس از خالص سازی، به طور مستقیم در نوشابه‌‌‌های گازدار و یا یخ خشک به کار برد. باید توجه داشت که آزاد شدن CO2 در اتمسفر، زمینه‌ساز افزایش پدیده گلخانه‌ای و دمای زمین خواهد شد.
استیلج: اگر از نیشکر برای تولید اتانول استفاده شود، به ازای تولید هر لیتر الکل، 12 لیتر استیلج حاصل می شود. معمولاً در هر 100 لیتر استیلج 40 تا 50 گرم ماده آلی وجود دارد که به عنوان خوراک دام به کار می‌رود. این ماده شامل اجزای غیرفرار مواد باقی مانده بعد از تقطیر الکل است که ترکیب آن به عواملی مختلف مانند خوراک و محل کشت بستگی دارد. در حالت کلی، این ماده شامل واکس‌ها، چربی، الکل باقی‌مانده، فیبر، نمک‌های معدنی و پروتئین است. استیلج را می‌‌توان به عنوان کود به خاک برگرداند، اما باید توجه کرد که این امر به مرور زمان باعث افزایش غلظت نمک و اسیدیته خاک می‌شود.

مطلب مرتبط :   ارجحیت، علوفه، دامی، برداری

2-13- مزایای افزودن 10% اتانول به بنزین
1- براساس بررسی های میدانی انجام شده توسط پژوهشگاه صنعت نفت ،استفاده تا 10 درصد اتانول در بنزین خودروها مشکلی از نظر فنی ایجاد نخواهد کرد و لذا نیازی به تغییر سیستم سوخت خودروهای موجود نیست .
2- کاهش مقدار مواد آروماتیکی (مانند بنزن )در بنزین که در نتیجه آن خروج ذرات از اگزوز خودرو کمتر می گردد.
3- شش درصد کاهش در مصرف مواد نفتی
4- یک درصد کاهش گازهای گلخانه ای
5- سه درصد کاهش در مصرف مواد فسیلی
6- جلوگیری از خروج مقدار قابل ملاحظه ای ارز
7- تجزیه آسان در اتمسفر و آب

2-14- مزایای مهم اتانول در مقایسه با MTBE :
1- حدود 95 درصد اتانول تولیدی جهان از منابع تجدید پذیر( محصولات کشاورزی ) می باشند.
2- اتانول حاوی دو برابر اکسیژن در مقایسه باMTBE بوده و این امر منجر به بهسوزی بهتر بنزین شده که در نتیجه این امر مقدار آزاد شدن گاز CO به محیط به مقدار قابل توجهی کاهش یافته وبدین ترتیب مواد سمی و گازهای گلخانه ای کمتری تولید می شود.
3- اتانول دارای عدد اکتان 113 است ولذا در موقع استفاده در خودرو از خود مواد جامد بر جا نگذ اشته وبدین ترتیب سیستم سوخت خودرو تمیز وبا عملکرد من
اسب کار خواهد کرد.

2-15- بازار جهانی اتانول19
مصرف جهانی اتانول از سال 2000 تا 2010 میلادی سالیانه رشدی به میزان 3% را نشان می‌‌دهد. به دلیل استفاده از اتانول به عنوان سوخت جایگزین MTBE مصرف اتانول در ایالات متحده همراه با رشد بوده است.تولید جهانی اتانول در سال 2010 حدود 27 میلیون تن می با شد. همچنین صادرات جهانی آن سالیانه 1/1% افزایش دارد. تولید و مصرف جهانی اتانول به ترتیب در نمودارهای ذیل نشان داده شده است.

نمودار شماره 2-2- تولید جهانی اتانول20

نمودار شماره 2-3- مصرف جهانی اتانول

2-16- تولیدکنندگان عمده اتانول
جدول شماره 2-2 تولیدکنندگان عمده اتانول در جهان را نشان می‌دهد که برزیل بزرگترین کشور در تولید این ماده در جهان می‌باشد.
جدول شماره 2-2- تولیدکنندگان جهانی اتانول21
منطقه
ماده‌اولیه
تولیداتانول
آمریکای جنوبی
نیشکر

دولت برزیل برنامه ملی سوخت الکلی را د راواسط دهه 1970 و جایگزینی استفاده از اتانول به جای گازوئیل را در سال 1980 آغاز نمود.
در سال 1999 که قیمت اتانول آزاد شد، قیمت آن به یک سوم قیمت گازوئیل رسید. برزیل بزرگترین تولیدکننده و صادرکننده اتانول در جهان می‌باشد که این عدد حدود 4 میلیارد گالن در سال 2004 است.
برزیل

پرو
نیشکر
در سال 2002 کشور پرو پروژه Mega-Project را برای اتانول معرفی نمود. بیش از 600 هزار جریب زمین برای کاشت نیشکر پیش‌بینی شده است.
کلمبیا
نیشکر
از سال 2006 استفاده از سوخت‌ شامل 10% اتانول در شهرهای این کشور با جمعیت بالای 500 هزار نفر اجباری شد. که این میزان تولید اتانول نیاز به کشت 370 هزار جریب نیشکر اضافی و 9 طرح تولید اتانول با ظرفیت 260 میلیون گالن دارد.
آمریکای مرکزی
نیشکر
رال‌سالوادور، گواتمالا، هندوراس، نیکاراگوئه و کاستاریکا، کشورهایی هستند که تولید 132 میلیون گالن اتانول تا سال 2010 را دارند که منجر به استفاده از اتانول تا 10% کل سوخت را می‌شود. همچنین کشوهاری کاستاریکا جامائیکا و ال سالوادور برنامه صادرات اتانول سوختی به ایالات متحده آمریکا را دارند.
منطقه‌آمریکای شمالی
ذرت
در سال 2004، 35 میلیون تن ذرت برای تولید 3.4 میلیارد گالن اتانول استفاده شد. ظرفیت تولید اتانول، بیش از 4.2 میلیارد گالن تا پایان سال 2005 می‌باشد که نیازمند راه‌‌اندازی 16 واحد جدید می‌باشد.
ایالت متحده

کانادا
ذرت، گندم، جو
کانادا در سال 2004، 61 میلیون گالن اتانول تولید کرده است برنامه جایگزینی 35 درصد اتانول در سوخت در این کشور وجود دارد.
آسیا/اقیانوسیه
ذرت، گندم
چین سومین کشور بزرگ تولیدکننده اتانول با 964 میلیون گالن د رسال 2004 می‌باشد. چین برنامه استفاده از سوخت الکلی در 5 شهر مرکزی و شمالی خود را دارد.
چین

هند
نیشکر
تولیدکنندگان شکر این کشور، برنامه راه‌اندازی 20 واحد جدید تولید اتانول را اضافه بر 10 واحد موجود دارند. ظرفیت تولید اتانول 713 میلیون گالن در سال پیش ‌بینی می‌شود.
تایلند
نشاسته، نیشکر، برنج
تایلند استفاده از سوخت با 10% اتانول را تا سال 2007 دارد که ظرفیت تولید 369 میلیون گالن می‌باشد.
استرالیا
حبوبات، نیشکر، ذرت، شیرین
دولت استرالیا، از تولید 92 میلیون گالن سوخت بیولوژیکی در سال 2010 دارد که این میزان برای جایگزین سوخت تا 1% اتانول کافی است.
آفریقا
ذرت، نیشکر
افریقای جنوبی پیشرو در تولید

Written by 

دیدگاهتان را بنویسید