เชื้อเพลิงเอทานอล

เชื้อเพลิงเอทานอล คือ เอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์)ชนิดเดียวกันกับที่ใช้ทำเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ซึ่งส่วนใหญ่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ ในรูปแบบสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์น้ำมันเบนซิน การผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลเพื่อใช้ในการขนส่งเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่า จากปี พ.ศ. 2543 ที่ผลิตได้ 17 พันล้านลิตร เป็น 52 พันล้านลิตร ในพ.ศ. 2550 และพบว่าหุ้นของธุรกิจเชื้อเพิลงเอทานอลทั้วโลกเพิ่มขึ้นจาก 3.7%ในปี 2550 เป็น 5.4%ในปี 2551 ในปี 2555 ทั้วโลกมีการผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลมากถึง 22.36 พันล้านแกลลอน (84.6 พันล้านลิตร)สหรัฐอเมริกาผลิตได้เป็นอันดับที่1 ผลิตได้ 13.9 พันล้านแกลลอน (52.6 พันล้านลิตร)คิดเป็น 62%ของผลผลิตทั้งโลก ตามด้วยบราซิลผลิตได้ 5.6 พันล้านแกลลอน (21.1 ล้านลิตร)เชื้อเพลิงเอทานอลมีค่า gasoline gallon equivalency (GGE) 1.5 แกลอน ซึ่งหมายถึง1.5 แกลลอนของเอทานอลผลิตพลังงานได้เท่ากับ 1 แกลอนของน้ำมันเบนซิน

ในปัจจุบันมีการใช้เชื้อเพลิงเอทานอลอย่างแพร่หลายในประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศบราซิล ซีงทั้งสอบประเทศนี้สามารถผลิตเอทานอลเพื้อเป็นเชื้อเพลิงรวมมากถึง 87.1% ในปี 2554 รถยนต์โดยส่วนใหญ่ในประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถใช้น้ำมันที่ส่วนประกอบของเอทานอล 10% ได้ ตั่งแต่ปี 2519 รัฐบาลบราซิลได้ประกาศว่า น้ำมันเบนซินที่ใช้อยู่ภายในประเทศต้องมีการผสมเอทานอล และในปี 2550 บราซิลได้ออกกฎหมายบังคับใช้น้ำมันเบนซินผสมกับเอทานอลในอัตรา 75 : 25 ตามลำดับ หรือที่เรียกว่าน้ำมันเบนซินE25 ในปี 2554 บราซิลมีรถยนต์กว่า 14 ล้านคันที่ใช้เชื้อเพลิงเอทานอล 100% (E100) และรถจักยายนต์กว่า 1.5 ล้านค้นที่สามารถใช้ได้

เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงที่สามารถผลิตได้จากวัสดุทางการเกษตร พืชที่ในการผลิตเอทานอลส่วนใหญ่ได้แก่ อ้อย มันสำปะหลัง ข้าวโพด และมันฝรั่ง ปัจจุบันยังมีข้อถกเถียงอยู่เป็นจำนวนมากสำหรับการใช้เอทานอลเพื่อทดแทนน้ำมัน เนื่องจากความกังวลต่อความมั่นคงทางอาหารในด้านปริมาณและราคาเพราะต้องนำผลผลิตบางส่วนมาใช้ในการผลิตเอทานอลโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้าวโพด การพัฒนาการผลิตเอทานอลจาก เซลลูโลส อาจเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับอนาคต

เส้นใยเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบหลักที่พบได้ในผนังเซลล์พืชทั่วไป ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการผลิตเอทานอลได้ ตามที่สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ(International Energy Agency)ได้ทำนายว่าเอทานอลจากเส้นใยเซลลูโลสจะมีความสำคัญมากขึ้นในอนาคต

โครงสร้างเคมี

ในระหว่างการหมักเอทนานอลจากน้ำตาลกลูโคสจากพืชจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH+ 2 CO₂ + ความร้อน

ในการกระบวนการหมักเอทานอลจะเกิดผลิตภัณฑ์ต่างมากมาย เช่น กรดอซิติก ไกลคอลและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งจำเป็นต้องมีกระบวนการกำจัดออกก่อนใช้งาน การหมักเอทานอลจะหมักอยู่ในรูปของเหลวโดยจะมีส่วนประกอบของเอทานอลประมาณ 15% เอทานอลจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยกระบวนการดูดซับและการกลั่นร่วมกัน เอทานอลที่บริสุทธิ์ ในระหว่างการทำปฏิกิริยาของเอทานอลกับออกซิเจนผลิตภัณฑ์ที่ได้ คือ ความร้อน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ แป้งและเซลลูโลสมีโครงสร้างโมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาลกลูโคสมาประกอบกัน จึงสามารถที่จะผลิตเอทานอลจากเซลลูโลส แต่อย่างไรก็ตามการปรับสภาพเซลลูโลสเพื่อผลิตน้ำตาลกลูโคสหรือน้ำตาลชนิดอื่นเพื่อเป็นวัถุดิบในการหมักเอทานอล

เอทานอลก็จากผลิตได้จากเอทิลีน โดยการย่อยสลายพันธะคู่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาและอุณหภูมิสูง

C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH

แต่อย่างไรก็ตามการผลิตเอทานอลด้วยวิธีการหมักถือเป็นวิธีการผลิตที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบัน

แหล่งที่มา

เชื้อเพลิงเอทานอลถือเป็นพลังงานทดแทนที่สำคัญ ที่ถูกผลิตขึ้นจากการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกเก็บสะสมในพืช ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญ พืชที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลที่สำคัญคือ อ้อย มันสำปะหลังและข้าวโพด

ราว 5% ของเชื้อเพลิงเอทานอลที่ผลิตได้ในปี 2546 ผลิตผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม โดยใช้เอทิลีนและน้ำโดยเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดซัลฟูริก (กรดกำมะถัน)