Biyoetanol, özellikle sera gazı emisyonlarını azaltan ve yakıt rezervlerini artıran üstün özelliklere sahip olduğu için, şu anda geleneksel benzine potansiyel bir alternatif olarak kabul edilmektedir. Ticari olarak kullanılan biyoetanol genellikle mısır ve şeker kamışı gibi yenilebilir ham maddelerden üretilmekte ve bu da üretim maliyetini artırmaktadır. Bu hammaddelerin yüksek maliyeti, daha ucuz ve ulaşılabilir hammaddelerden üretilen ikinci ve üçüncü nesil (3G) biyoetanol arayışlarının arkasındaki itici güçtür.
Alglerden karbondioksit yakalama potansiyelini artırmak ve belirli bileşiklerin üretimini artırmak için üçüncü nesil biyoetanolün geliştirilmesine ek olarak dördüncü nesil bir biyoetanol geliştirilmektedir. Yenmeyen çeşitli hammaddeler kullanılarak üretim maliyetinin düşürülmesi için çaba gösterilmesine rağmen, hammaddelerin işleme maliyeti hala çok yüksektir, bu nedenle biyoetanol geleneksel benzinle rekabet edemez.
Biyoetanol üretim süreçlerinin ekonomik uygulanabilirliğini ve çevresel etkisini değerlendirmek için genellikle yaşam döngüsü değerlendirmesi ve teknik ve ekonomik analizler yapılır. Bu nedenle, ön arıtma, hidroliz, fermantasyon süreçleri, biyoetanol geri kazanımı, entegre süreçler, yaşam döngüsü değerlendirmesi, teknik ekonomik analiz, harici enerji analizi ve süreç simülasyonu dahil olmak üzere biyoetanol üretiminde yer alan en son süreçleri kapsayan bir süreçtir.
Biyoetanol hakkında genel bilgiler
Fosil yakıtların tükenmesinden kaynaklanan küresel ısınma ve fosil yakılmasından kaynaklanan sera gazı emisyonları şu anda araştırmacıları alternatif ve çevre dostu yakıtlar bulmaya yöneltmektedir. Biyoyakıt, değerlendirilen çeşitli seçeneklerden biridir. Biyoetanol, özellikle özellikleri nedeniyle benzinin yerini alacak en umut verici biyoyakıttır. Bu biyoyakıt, mısır, soya fasulyesi ve şeker kamışı gibi karbonhidrat kaynaklarından elde edilen monosakkaritlerin mikrobiyal fermantasyonundan üretilen, %35 oksijen içeren oksijenli bir sıvı yakıttır.
2018 yılında küresel biyoetanol üretimi 110 milyar litre olarak gerçekleşti ve sürecin ekonomik uygulanabilirliği nedeniyle yıllık %7,6 bileşik büyüme oranıyla 2022’de 140 milyar litreye çıkması bekleniyor. Biyoetanol üretiminde sırasıyla ABD, Brezilya, Avrupa Birliği, Çin ve Kanada dünya güçleridir. 2016 yılında Amerika Birleşik Devletleri 57,7 milyar litre üretim kapasitesiyle biyoetanol üretmek için hammadde olarak mısır kullanırken, Brezilya 2016 yılında sırasıyla yaklaşık 27,6 milyar litre toplam üretim kapasitesi ile şeker kamışından biyoetanol üretmektedir.
Biyoetanol, konvansiyonel benzine potansiyel bir alternatiftir ve doğrudan araçlarda kullanılabilir veya benzinle karıştırılarak sera gazı emisyonlarını ve benzin tüketimini azaltır. Doğrudan uygulama için (E100), benzinli motor (ve kullanılıyorsa elektronik kontrol sistemi) zamanlanır ve daha büyük benzin deposu kullanılır. Bununla birlikte, biyo-etanol (E100) kullanımı genellikle, yüksek buharlaşma sıcaklığı nedeniyle düşük sıcaklıkta veya soğuk havalarda motoru çalıştırmakta zorluk çekme avantajına sahiptir.
Biyo-etanolün benzinle karıştırılması motorun değiştirilmesini gerektirmeyebilir, bunun yerine motor performansını veya ateşlemeyi iyileştirmeye yardımcı olur. En sık kullanılan karışımlar E85 ve E10’dur. Biyoetanolün avantajları, artan motor verimliliği ve performansı, daha düşük kaynama noktası, geniş tutuşabilirlik, daha yüksek sıkıştırma oranı ve buharlaşma ısısı, karşılaştırılabilir enerji içeriği, daha düşük yanma süresi ve daha az çevik bir motorla sonuçlanan daha yüksek oktan oranını içerir.
Dezavantajları arasında sırasıyla daha yüksek ham madde maliyeti, enzimlerin daha yüksek üretim maliyeti, detoksifikasyon ve etanol geri kazanımı yer alır. Biyoetanol düşük hacimsel enerji yoğunluğuna sahiptir, bu da geleneksel benzine kıyasla daha fazla biyoetanol/km (%50’ye kadar) tüketileceği anlamına gelir. Biyoetanolün motorlarda kullanılması, motor parçalarının sık sık değiştirilmesini gerektirebilir, çünkü biyoetanol bazı plastikleri parçalama ve metallerin aşınmasına neden olma potansiyeline sahiptir. Ancak üretim maliyetlerinin düşürülmesi amacıyla lignoselülozik biyokütle, bulunabilirliği ve satın alma maliyetinin düşük olması nedeniyle hammadde olarak kabul edilmektedir. Ne yazık ki, işlem maliyeti hala yüksektir ve bu nedenle işlemi ekonomik olarak cazip kılmamaktadır.
Biyo etanol, mısır ve şeker kamışı gibi yenilebilir ham maddelerden üretildiğinde birinci nesil biyo etanol (1G), hammadde lignoselüloz ise ikinci nesil biyo etanol 2G (2G) olarak adlandırılır. Bu tür lignoselüloz biyokütle örnekleri arasında biçilmiş çimen, mısır samanı, kereste, bitkisel ürünler, atık kağıt ve kağıt ürünleri, tarım ve ormancılık atıkları, kağıt ve kağıt hamuru fabrikası atıkları, belediye katı atıkları ve gıda endüstrisi atıkları yer alır.
Lignoselülozik biyokütle, selüloz, hemiselüloz, lignin, protein, kül ve yan ürün ekstraktından oluşur. Lignoselülozik biyokütle, nispeten düşük satın alma maliyeti ve tedarikin bulunabilirliği ve sürdürülebilirliği nedeniyle biyoetanol üretimi için bir hammadde olarak kabul edilmektedir. Bu biyokütle, mevcut biyoetanol üretim oranını artırma potansiyeline sahiptir ve dünya çapında yılda yaklaşık 442 milyar litre biyoetanol ürettiği tahmin edilmektedir. 2G-biyoetanol, 1G-biyoetanolden daha fazla sera gazı emisyonunu azaltma potansiyeline sahiptir
Üçüncü nesil (3G) biyoetanol, algler hammadde olarak kullanıldığında elde edilir. Alg biyoetanol, muhtemelen mevcut alglerin çoğundan daha yüksek karbonhidrat içeriği ve lignin eksikliğinden dolayı ilgi görmektedir. Bu tip hammadde ile kompleks lignin giderim prosesi ortadan kalktığı için ön arıtma maliyetinin düşmesi beklenmektedir. Birçok araştırmacı alglerin biyoetanol üretimi için hammadde olarak kullanımını araştırmıştır. Elde edilen sonuçlara göre verimi yüksek alg türleri olduğu tespit edilebilir.
kaynak:
http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/02-03/biofuels/what_bioethanol.htm
https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/bioethanol
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın