موضوع مقاله: سوخت متانول | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سوخت متانول | مقدمه: سوخت متانول یک سوخت زیستی جایگزین برای احتراق داخلی و موتورهای دیگر است، چه در ترکیب با بنزین یا به‌طور مستقل. | ## بخش 1: سوخت متانول | متانول (کربن) نسبت به سوخت اتانول هزینه کمتری برای تولید پایدار دارد، اگرچه اثرات سمی بیشتری نسبت به اتانول دارد و چگالی انرژی کم‌تری نسبت به بنزین دارد. متانول نسبت به بنزین برای محیط زیست بی‌خطرتر است، ضدیخ است، موتور را تمیز نگه می‌دارد، در مواقع آتش‌سوزی نقطه اشتعال بالاتری دارد و از نظر اسب بخار به‌دست آمده معادل بنزین با اکتان فوق‌العاده بالاست. این می‌تواند به‌راحتی در اکثر موتورهای مدرن با یک تغییر تنظیمات نرم‌افزاری ساده و گاهی اوقات تغییر در مهر و موم یا خط سوخت ارزان قیمت استفاده شود. برای جلوگیری از قفل شدن بخار در هر شرایط ممکن به دلیل سوخت ساده و خالص بودن، می‌توان درصد کمی از سوخت دیگر یا مواد افزودنی خاص را در نظر گرفت. سوخت متانول در حال حاضر توسط اتومبیل‌های مسابقه‌ای در بسیاری از کشورها استفاده می‌شود اما در غیر این صورت استفاده گسترده‌ای از آن دیده نشده‌است. تاریخچه و تولید از لحاظ تاریخی، متانول برای اولین بار با تقطیر تخریبی (تجزیه در اثر حرارت) چوب تولید شد که در نتیجه نام رایج انگلیسی آن الکل چوب نامیده شد. در حال حاضر متانول معمولاً با استفاده از متان (ماده اصلی گاز طبیعی) به عنوان ماده خام تولید می‌شود. «بیومتانول» ممکن است با تبدیل به گاز مواد آلی برای سنتز گاز و سپس سنتز متانول معمولی تولید شود. این مسیر می‌تواند تولید متانول تجدیدپذیر از زیست توده را با راندمان تا ۷۵ درصد ارائه دهد. اخیرا سوخت متانول با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و دی‌اکسید کربن به عنوان خوراک تولید شده‌است. سپس در سال ۱۹۸۶، شرکت فناوری سوخت موتور سوئد (SBAD) به‌طور گسترده استفاده از الکل‌ها و ترکیبات الکلی را به‌عنوان سوخت موتور بررسی کرد. پتانسیل تولید متانول از گاز طبیعی، نفت‌های بسیار سنگین، شیل‌های قیری، زغال سنگ، ذغال سنگ نارس و زیست توده را بررسی کرد. مؤسسه متانول، سازمان صنعت تجارت متانول، گزارش‌ها و ارائه‌هایی را در مورد متانول ارسال می‌کند. در ۲۶ ژانویه ۲۰۱۱، اداره کل رقابت اتحادیه اروپا اعطای ۵۰۰ میلیون کرون سوئدی (تقریباً ۵۶ میلیون یورو در ژانویه ۲۰۱۱) از سوی آژانس انرژی سوئد را برای ساخت ۳ میلیارد کرون سوئدی (تقریباً یورو) تصویب کرد. با این حال، محتوای انرژی پایین آن 19.7 MJ/kg و نسبت هوا به سوخت استوکیومتری ۶٫۴۲:۱ به این معنی است که مصرف سوخت (بر اساس حجم یا جرم) بیشتر از سوخت‌های هیدروکربنی خواهد بود. (مشابه موتورهای احتراق هیدروژن/اکسیژن) و با تشکیل محصولات اسیدی در حین احتراق، فرسودگی سوپاپ‌ها، صندلی سوپاپ‌ها و سیلندرها ممکن است بیش‌تر از سوختن هیدروکربن باشد. آنها به‌طور شیمیایی به لایه‌های اکسید غیرفعال بر روی چندین فلز حمله می‌کنند و باعث خوردگی حفره‌ای می‌شوند و رسانایی سوخت را افزایش می‌دهند. افزایش هدایت الکتریکی باعث افزایش خوردگی الکتریکی، گالوانیکی و معمولی در سیستم سوخت می‌شود. آلاینده‌های محلول مانند هیدروکسید آلومینیوم که خود محصول خوردگی توسط یون‌های هالید هستند، سیستم سوخت را به‌مرور زمان مسدود می‌کنند. (اگرچه ضربه موتور را سرکوب می‌کند)، و ممکن است باعث جدا شدن فاز مخلوط متانول و بنزین شود، ظروف سوخت متانول باید محکم بسته شوند. در مقایسه با بنزین، متانول نسبت به گردش مجدد گازهای خروجی (EGR) تحمل بیشتری دارد، که باعث بهبود راندمان سوخت موتورهای احتراق داخلی با استفاده از چرخه اتو و احتراق جرقه می‌شود. متانول اسیدی، هرچند ضعیف، به پوشش اکسیدی حمله می‌کند که معمولاً آلومینیوم را از خوردگی محافظت می‌کند: 6 CH 3 OH + Al 2 O 3 → 2 Al(OCH 3) 3 + 3 H 2 O نمک‌های متوکسید حاصل در متانول محلول هستند و در نتیجه یک سطح آلومینیومی تمیز ایجاد می‌شود که به راحتی توسط اکسیژن محلول اکسید می‌شود. همچنین، متانول می‌تواند به عنوان یک اکسید کننده عمل کند: 6 CH 3 OH + 2 Al → 2 Al(OCH 3) 3 + 3 H 2 این فرایند متقابل به‌طور مؤثر خوردگی را تا زمانی که فلز خورده شود یا غلظت CH 3 OH ناچیز باشد، تحریک می‌کند. خورندگی متانول با مواد سازگار با متانول و افزودنی‌های سوختی که به عنوان بازدارنده‌های خوردگی عمل می‌کنند، برطرف شده‌است. متانول آلی، تولید شده از چوب یا سایر مواد آلی (الکل زیستی)، به‌عنوان یک جایگزین تجدیدپذیر برای هیدروکربن‌های مبتنی بر نفت پیشنهاد شده‌است. سطوح پایین متانول را می‌توان در وسایل نقلیه موجود با افزودن حلال‌ها و بازدارنده‌های خوردگی استفاده کرد. از اواخر دهه ۱۹۴۰، متانول همچنین به‌عنوان مادۀ اولیه سوخت در نیروگاه‌ها برای کنترل رادیویی، خط کنترل و هواپیماهای مدل پرواز آزاد (به زیر مراجعه کنید)، اتومبیل‌ها و کامیون‌ها استفاده می‌شود. چنین موتورهایی از یک شمع درخشان رشته پلاتین استفاده می‌کنند که بخار متانول را از طریق یک واکنش کاتالیزوری مشتعل می‌کند. ماشین‌های درگ، ماشین‌های مسابقه گل و ماشین‌کش‌های تراکتور که به شدت اصلاح شده‌اند نیز از متانول به عنوان منبع سوخت اولیه استفاده می‌کنند. متانول با موتور سوپرشارژر در بالابر الکل دراگستر مورد نیاز است و تا پایان فصل ۲۰۰۶، تمام وسایل نقلیه در ایندیاناپولیس ۵۰۰ باید با متانول کار می‌کردند. متانول مخلوط با بنزین و اکسید نیتروژن به‌عنوان سوختی برای گل‌سواری‌ها، قدرت بیشتری نسبت به بنزین و اکسید نیتروژن به تنهایی تولید می‌کند. با شروع در سال ۱۹۶۵، متانول خالص به‌طور گسترده در مسابقات اتومبیلرانی USAC Indy مورد استفاده قرار گرفت، که در آن زمان شامل ایندیاناپولیس ۵۰۰ بود. | ## بخش 2: سوخت متانول | ایمنی تأثیر غالب برای پذیرش سوخت متانول در دسته‌های مسابقات چرخ باز ایالات متحده بود. اگر آتش‌سوزی در مسیر رخ دهد، هیچ شعله یا دودی وجود ندارد که مانع دید رانندگانی شود که به سرعت نزدیک می‌شوند، اما این امر همچنین می‌تواند تشخیص بصری آتش و شروع اطفاء حریق را به تأخیر بیندازد. یک تصادف هفت اتومبیل در دور دوم ایندیاناپولیس ۵۰۰ در سال ۱۹۶۴ منجر به تصمیم USAC برای تشویق و بعداً الزام استفاده از متانول شد. ادی ساکس و دیو مک دونالد در این تصادف با انفجار خودروهای بنزینی آنها جان خود را از دست دادند. آتش‌سوزی ناشی از بنزین ابر خطرناکی از دود سیاه غلیظ ایجاد کرد که دید خودروهای مقابل را به‌طور کامل مسدود کرد. جانی رادرفورد، یکی از دیگر رانندگان درگیر، یک خودروی متانول را رانندگی کرد که پس از تصادف نیز نشت پیدا کرد. در حالی که این ماشین در اثر برخورد اولین گلوله آتش سوخت، جهنمی بسیار کوچکتر از ماشین‌های بنزینی و جهنمی ایجاد کرد که به‌طور نامرئی می‌سوخت. این شهادت و فشار جورج مور، نویسنده ستاره ایندیاناپولیس، منجر به تغییر سوخت الکلی در سال ۱۹۶۵ شد. همچنین توسط بسیاری از سازمان‌های مسیرهای کوتاه، به‌ویژه ماشین‌های کوچک، ماشین‌های سرعت و دوچرخه‌های سرعت استفاده می‌شود. در سال ۲۰۰۶، با مشارکت صنعت اتانول، IRL از مخلوطی از ۱۰٪ اتانول و ۹۰٪ متانول به‌عنوان سوخت خود استفاده کرد. از سال ۲۰۰۷، IRL به اتانول خالص، E100 روی آورد.More About Ethanol سوخت متانول نیز به‌طور گسترده در مسابقات درگ استفاده می‌شود، عمدتاً در رده الکل برتر، در حالی که بین ۱۰ تا ۲۰ درصد متانول ممکن است در کلاس‌های سوخت برتر علاوه بر نیترومتان استفاده شود. مسابقات فرمول یک همچنان از بنزین به ‌عنوان سوخت خود استفاده می‌کند، اما در مسابقات جایزه بزرگ قبل از جنگ اغلب از متانول در سوخت استفاده می‌شد. سوخت برای موتورهای مدل اولین موتورهای مدل برای هواپیماهای مدل پرواز آزاد که قبل از پایان جنگ جهانی دوم پرواز می‌کردند، از ترکیب ۳:۱ گاز سفید و روغن موتور با ویسکوزیته سنگین برای موتورهای دو زمانه جرقه‌زنی استفاده می‌کردند که برای سرگرمی در آن زمان استفاده می‌شد. در سال ۱۹۴۸، نوآوری جدید موتورهای مدل شمع در آن زمان شروع به تسخیر بازار کرد و نیاز به استفاده از سوخت متانول برای واکنش کاتالیزوری با رشته پلاتین پیچ خورده در یک شمع برای کارکرد موتور داشت. انواع موتورهای مدل با اشتعال درخشان، زیرا دیگر به باتری، سیم پیچ احتراق، نقاط احتراق و خازن مورد نیاز موتور مدل جرقه زنی نیاز نداشت، باعث صرفه‌جویی در وزن ارزشمند شد و به هواپیمای مدل اجازه داد تا عملکرد پروازی بهتری داشته باشد. موتورهای درخشنده تک سیلندر با سوخت متانول که در حال حاضر تولید می‌شوند، در شکل‌های سنتی محبوب دو زمانه و چهار زمانه محبوب خود، انتخاب معمولی برای هواپیماهای رادیویی کنترل‌شده برای استفاده تفریحی هستند، برای اندازه‌های موتور که می‌تواند از ۰٫۸ متغیر باشد. سانتی‌متر 3 (0.049 مکعب اینچ) به اندازه ۲۵ تا ۳۲ جابه‌جایی سانتی‌متر 3(1.5-2.0 cu.in) و جابه‌جایی‌های قابل توجهی بزرگ‌تر برای موتورهای هواپیما مدل سیلندر دوقلو و چند سیلندر با پیکربندی شعاعی، که بسیاری از آنها دارای پیکربندی چهار زمانه هستند. اکثر موتورهای مدل با سوخت متانول، به‌ویژه موتورهای ساخته شده در خارج از آمریکای شمالی، می‌توانند به راحتی با سوخت متانول با مشخصات FAI کار کنند. چنین مخلوط‌های سوختی می‌تواند توسط FAI برای رویدادهای خاصی در مسابقات بین‌المللی به اصطلاح FAI "Class F" مورد نیاز باشد، که استفاده از نیترومتان را به‌عنوان یک جزء سوخت موتور درخشان ممنوع می‌کند. در مقابل، شرکت‌هایی در آمریکای شمالی که موتورهای مدل با سوخت متانول می‌سازند، یا خارج از آن قاره مستقر هستند و بازار عمده‌ای در آمریکای شمالی برای چنین نیروگاه‌های کوچکی دارند، تمایل دارند موتورهایی تولید کنند که می‌توانند و اغلب با درصد معینی بهترین عملکرد را داشته باشند. نیترومتان در سوخت، که در صورت استفاده می‌تواند ۵ تا ۱۰ درصد حجم و ۲۵ تا ۳۰ درصد حجم کل سوخت باشد. آشپزی متانول به ‌عنوان سوخت پخت و پز در چین استفاده می‌شود و استفاده از آن در هند رو به افزایش است. به‌طور معمول از سلول سوختی متانول اصلاح شده (RMFC) یا سلول سوختی متانول مستقیم (DMFC) استفاده می‌شود. کاربردهای موبایل و ثابت برای پیل‌های سوختی متانول مانند تولید برق پشتیبان، تولید نیروگاه، منبع تغذیه اضطراری، واحد برق کمکی (APU) و افزایش برد باتری (وسایل نقلیه الکتریکی، کشتی‌ها) معمول است. بدن انسان توانایی متابولیسم و مقابله با مقادیر کم متانول را دارد، مانند برخی از شیرین کننده‌های مصنوعی یا میوه‌ها، که به‌طور موقت منجر به تولید محصولات جانبی سمی در جریان خون مانند اسید فرمیک قبل از دفع می‌شود، اما شما هیچ وسیله طبیعی برای مقابله با آن ندارید. با این حال، مصرف ۱۰ میلی‌لیتر می‌تواند باعث کوری شود و ۶۰–۱۰۰ میلی‌لیتر در صورت درمان نشدن می‌تواند کشنده باشد. مانند بسیاری از مواد شیمیایی فرار، از جمله اتانول و بنزین، متانول نیز در صورت قرار گرفتن در معرض مقادیر قابل توجهی می‌تواند اثرات پوستی، چشمی و ریوی را ایجاد کند. افرادی که به‌طور مزمن در معرض چنین مقادیر خارجی قرار می‌گیرند در صورت عدم درمان در معرض خطر اثرات سیستمیک طولانی مدت سلامتی مشابه مسمومیت با متانول درجه پایین قرار دارند. حداکثر قرار گرفتن در معرض مجاز ایالات متحده در هوا (۴۰ ساعت در هفته) ۱۹۰۰ است mg/ m3 برای اتانول، 900 mg/ m3 برای بنزین و 1260 mg/ m3 برای متانول. با این حال، فرار بسیار کم‌تری نسبت به بنزین است و بنابراین انتشار تبخیر کم‌تری دارد، که خطر قرار گرفتن در معرض کمتری را برای نشت معادل ایجاد می‌کند. در حالی که متانول مسیرهای مواجهه با سمیت متفاوتی را ارائه می‌دهد، سمیت مؤثر آن بدتر از مسمومیت‌های بنزن یا بنزین نیست و مسمومیت با متانول درمان موفقیت‌آمیز بسیار آسان‌تر است. یک نگرانی اساسی این است که مسمومیت با متانول به‌طور کلی باید در حالی که هنوز بدون علامت است برای بهبودی کامل درمان شود. | ## بخش 3: سوخت متانول | در غلظت‌های بیشتر از 2000 ppm (۰٫۲٪) معمولاً کاملاً قابل‌توجه است، با این حال، غلظت‌های پایین‌تر ممکن است شناسایی نشده باقی بمانند در حالی که در مواجهه طولانی‌تر همچنان سمی هستند و همچنان ممکن است خطر آتش‌سوزی/انفجار را به همراه داشته باشند. پروتکل‌های ایمنی استاندارد برای متانول وجود دارد و بسیار شبیه به پروتکل‌های مربوط به بنزین و اتانول است. استفاده از سوخت متانول باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای برخی از سموم مرتبط با هیدروکربن مانند بنزن و ۱٬۳ بوتادین می‌شود و آلودگی طولانی مدت آب‌های زیرزمینی ناشی از نشت سوخت را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. برخلاف سوخت‌های خانواده بنزن، متانول به سرعت و غیرسمی تجزیه می‌شود و تا زمانی که به اندازه کافی رقیق شده باشد، آسیب طولانی‌مدتی به محیط‌زیست وارد نخواهد کرد. ایمنی آتش احتراق متانول بسیار دشوارتر از بنزین است و حدود ۶۰ درصد کندتر می‌سوزد. آتش متانول حدود ۲۰ درصد از سرعت آتش‌سوزی بنزین انرژی آزاد می‌کند و در نتیجه شعله بسیار خنک‌تری ایجاد می‌کند. این منجر به آتش‌سوزی بسیار کم خطرتر می‌شود که مهار آن با پروتکل‌های مناسب آسان‌تر است. برخلاف آتش‌سوزی بنزین، آب قابل قبول است و حتی به‌عنوان یک مهارکننده آتش برای آتش‌سوزی متانول ترجیح داده می‌شود، زیرا این کار هم آتش را خنک می‌کند و هم سوخت را به سرعت کم‌تر از غلظت رقیق می‌کند، جایی که خود اشتعال پذیری را حفظ می‌کند. این حقایق بدان معناست که متانول به‌عنوان سوخت خودرو، مزایای ایمنی زیادی نسبت به بنزین دارد. از آنجایی که بخار متانول از هوا سنگین‌تر است، در نزدیکی زمین یا در یک گودال باقی می‌ماند مگر اینکه تهویه مناسبی وجود داشته باشد و اگر غلظت متانول بالای ۶٫۷ درصد در هوا باشد، می‌تواند با جرقه روشن شود و بالای ۵۴ منفجر شود. پس از شعله‌ور شدن، یک آتش متانول رقیق‌نشده نور مرئی بسیار کمی از خود ساطع می‌کند و به‌طور بالقوه دیدن آتش یا حتی تخمین اندازه آن در نور روز بسیار دشوار است، اگرچه در اکثر موارد، آلاینده‌های موجود یا مواد قابل اشتعال وجود دارد. اتانول، گاز طبیعی، هیدروژن و سایر سوخت‌های موجود چالش‌های ایمنی آتش‌سوزی مشابهی را ارائه می‌کنند و پروتکل‌های استاندارد ایمنی و اطفای حریق برای همه این سوخت‌ها وجود دارد. کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی پس از حادثه با این واقعیت تسهیل می‌شود که متانول با غلظت پایین زیست تخریب پذیر است، سمیت پایینی دارد و در محیط زیست پایدار نیست. پاکسازی پس از آتش‌سوزی اغلب صرفاً به مقادیر زیادی آب نیاز دارد تا متانول ریخته شده رقیق شود و به دنبال آن جاروبرقی یا بازیابی جذب مایع انجام شود. هر متانولی که به‌طور اجتناب‌ناپذیر وارد محیط‌زیست می‌شود، تأثیر درازمدت کمی خواهد داشت و با رقیق‌سازی کافی، به‌سرعت تخریب می‌شود و به دلیل سمیت، آسیب‌های زیست‌محیطی کم یا بدون آسیب وارد می‌کند. نشت متانول که با نشت بنزین موجود ترکیب می‌شود می‌تواند باعث شود که نشت مخلوط متانول/بنزین حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد بیشتر از بنزین به تنهایی باقی بماند. استفاده کنید در سال ۲۰۱۹، نزدیک به ۱۰۰ میلیون تن متانول عمدتاً برای مواد شیمیایی استفاده شد. ایالات متحده ایالت کالیفرنیا از سال ۱۹۸۰ تا ۱۹۹۰ یک برنامه آزمایشی اجرا کرد که به هر کسی اجازه می‌داد یک وسیله نقلیه بنزینی را تبدیل کند. بیش از ۵۰۰ خودرو به تراکم بالا و استفاده اختصاصی از متانول و اتانول ۸۵/۱۵ تبدیل شدند. در سال ۱۹۸۲ به سه نفر بزرگ هر کدام ۵۰۰۰۰۰۰ دلار برای طراحی و قراردادهای ۵۰۰۰ وسیله نقلیه برای خرید توسط دولت داده شد. در سال ۲۰۰۵، فرماندار کالیفرنیا، آرنولد شوارتزنگر، استفاده از متانول را متوقف کرد تا به گسترش استفاده از اتانول توسط تولیدکنندگان ذرت بپیوندد. در سال ۲۰۰۷ اتانول ۳ تا ۴ دلار در هر گالن (۰٫۸ تا ۱٫۰۵ دلار در هر لیتر) در پمپ قیمت داشت، در حالی که متانول ساخته شده از گاز طبیعی به صورت فله ۴۷ سنت در هر گالن (۱۲٫۵ سنت در لیتر) باقی می‌ماند، نه در پمپ. در حال حاضر هیچ پمپ بنزینی در کالیفرنیا وجود ندارد که متانول را در پمپ‌های خود تأمین کند. الیوت انگل [D-NY17] قانون «استاندارد سوخت باز» را در کنگره معرفی کرده‌است: «از تولیدکنندگان خودرو بخواهد اطمینان حاصل کنند که حداقل ۸۰ درصد از خودروهای تولید شده یا فروخته شده در ایالات متحده توسط هر یک از این تولیدکنندگان با سوخت کار کنند. مخلوط‌های حاوی ۸۵ درصد اتانول، ۸۵ درصد متانول یا بیودیزل." اتحادیه اروپا دستورالعمل اصلاح شده کیفیت سوخت که در سال ۲۰۰۹ تصویب شد، اجازه می‌دهد تا 3% v/v از متانول در بنزین ترکیب شود. برزیل تلاش برای افزودن درصد قابل‌توجهی متانول به بنزین، به دنبال آزمایش آزمایشی که توسط گروهی از دانشمندان برای ترکیب بنزین با متانول بین سال‌های ۱۹۸۹ و ۱۹۹۲ انجام شد، بسیار به اجرا در برزیل نزدیک شد. آزمایش آزمایشی در مقیاس بزرگتر که قرار بود در سائوپائولو انجام شود در آخرین لحظه توسط شهردار شهر به دلیل نگرانی برای سلامت کارکنان پمپ بنزین که انتظار نمی‌رود اقدامات احتیاطی ایمنی را رعایت کنند، وتو شد. هند Niti Aayog، مؤسسه برنامه‌ریزی مرکزی هند در ۳ اوت ۲۰۱۸ اعلام کرد که در صورت امکان، وسایل نقلیه مسافربری با بنزین ترکیبی متانول ۱۵ درصد کار خواهند کرد. در حال حاضر، وسایل نقلیه در هند تا ۱۰ درصد از سوخت مخلوط اتانول استفاده می‌کنند. در سال ۲۰۲۱، اتانول ۶۰ روپیه در لیتر قیمت دارد، در حالی که قیمت متانول کمتر از ۲۵ روپیه در لیتر برآورد شده‌است. مرکز داده سوخت‌های جایگزین DOE - متانول متانول به عنوان سوخت جایگزین ضبط گفتگو با جورج اولاه برنده جایزه نوبل که از NPR پخش شد. | ## جمع‌بندی | انقلاب انرژی توسط رابرت زوبرین که خودروهای سوخت انعطاف‌پذیر را موظف می‌کند تا با اتانول و متانول و همچنین بنزین کار کنند، هزینه تولیدکنندگان نفت را که از تروریست‌ها حمایت می‌کنند، کم می‌کند.