Etanol yakıtı

Üretimi

Etanol bir birinden çok farklı besin kaynaklarından, pek çok farklı yöntemle üretilebilir. Brezilya etanol üretiminde temel besin kaynağı olarak şeker kamışını kullanırken, kaynaklar kısmında belirtildiği gibi pek çok farklı besin kaynağının kullanılması mümkündür. Brezilya'nın hangi yöntemle etanol ürettiğine dair Brezilya'da etanol yakıtı üretimi (ingilizce) sayfasını inceleyebilirsiniz. Dallı darı etanol üretiminde mısıra göre iki kat daha verimlidir. Etanol üretiminin temel adımları: rafine ederek nişasta haline getirmek, sıvılaştırmak ve sakarifikasyon (hidroliz yöntemi ile nişasta glikoza dönüşür), fermentasyon, damıtma, dehidrasyon ve opsiyonel olarak denaturasyon. Fermentasyon sırasında karbondioksit gazı açığa çıkar.
Fermentasyon yöntemi ile üretilen etanol sonucunda suda çözünmüş etanol elde edilir. Etanolün bir yakıt olarak kullanılabilmesi için suyun uzaklaştırılması gerekmektedir. En eski yöntem, basitçe damıtmaktır, fakat bu yöntemle, su etanol karışımı azeotrop oluştuğu için %95-96 saflıktan öteye gitmek mümkün değildir. Çözelti karışımı damıtmayı sürdürerek, %96'dan daha saf etanol elde edilmesi mümkün değildir.
Benzinle karıştırabilmek için, en az %95.5 ile %99.9 arasında bir saflığa ihtiyaç duyulmaktadır. En yaygın saflaştırma yöntemi, moleküler elek kullanarak fiziksel absorblama prosesidir.
Geçmişte, çiftçiler kendi etanollerini damıtırken, damıtım sürecinin bir parçası olarak ısı plakalarından yararlanırlarmış. ısı plakaları, çoğunlukla, etanolün içine karışabilen kurşun içerirlermiş. Bu şekilde kontamine olmuş yakıtın yakılması sonucu sinir sitemine zarar verebilen kurşun havaya karışırmış. Bugün etanol yakıtı, özel olarak yetiştirilen bitkilerden, kurşun içermeyen yöntemlerle elde edilmektedir.

Etanol yakıtı karışımları

Detaylı bilgi için
Genel olarak, bir benzin karışımındaki etanol miktarı yükseldikçe, standard araba motorları için uygunluğu azalmaktadır. Saf etanol kauçuk ve plastiklerle reaksiyona girdiği ya da onları çözdüğü için tadilat görmemiş motorlarda direkt olarak kullanılamaz. Ek olarak saf etanol (116 AKI, 129 RON), normal benzine (86/87 AKI, 91/92 RON)göre çok daha yüksek oktan oranına sahiptir.Bu nedenle, en fazla yarar için, ateşleme zamanı ve sıkıştırma oranının değiştirilmesini gerektirir. 
 Saf benzin yakıtlı bir aracı, saf etanol yakıtlı bir araca dönüştürmek için, alan olarak %30-40 kadar daha büyük karbüratör kullanımını gerektirir. (Metanol kullanımı ise kabaca %50 daha da büyük yüzey alanı gerektirmektedir. Etanolle çalışan motorlar, 13 °C'nin altındaki sıcaklıklarda yanmayı maksimize edebilmek ve yanmamış, buharlaşmamış etanolü minimize edebilmek için, soğuk ortamda çalıştırma sistemine ihtiyaç duyarlar. Etanolün %10 ile %30 arasında bir karışımda kullanılması durumunda, hiçbir motor tadilatına ihtiyaç duyulmamaktadır. Pek çok yeni araç, bu oranlardaki karışımlarda güvenle çalışabilirler.
1999 yılndan başlayarak, dünyada artan sayıda pek çok araç, tadilat gerektirmeksizin, %0 etanolden %85 etanole kadar çalışabilecek şekilde üretilmişlerdir. Pek çok hafif kamyon, kamyonet ve SUV, dual yakıt ya da esnek yakıtlı araç olarak üretilmektedir. Bu motorlar, yakıt cinsini otomatik olarak belirleyerek motor davranışlarını, temel olarak, silindirin içerisindeki hava yakıt karışımıyla ayarlarlar.

Kolombiya'da etanol yakıtı

Kolombiya'nın etanol yakıtı programı, 2002 yılında, hükümet benzindeki oksijen miktarının zenginleştirilmesine dair bir yasayı hayata geçirmesiyle başlamıştır. Bu karar başlangıçta benzinin oksijenle zenginleştirilerek, karbonmonoksit emisyonların azaltmak için alınmıştır. Daha sonraki kanunlarla, biyokütleden elde edilen etanolün, vergi avantajları ile benzinden daha ucuz olması sağlanmıştır. 2004 yılıyla başlayan petrol fiyatlarındaki artış ve yenilenebilir yakıtlara duyulan ilginin artması ile bu eğilim daha da kuvvetlenmiştir. Kolombiya'da gerek benzin fiyatları gerekse etanol fiyatları hükümet tarafından kontrol edilmektedir. Etanol programını bütünleyici olarak, bitkisel yağlardan yenilenebilir bir yakıt olarak biyodizel programı da geliştirilmiştir.
Şeker üretim prosesinin ucuna etanolü de ekleme ve aynı enerji kaynaklarını kullanma kolaylığı nedeniyle, etanol üretimine ilgi, büyük ölçüde mevcut şeker endüstrisinden gelmiştir. Hükümet ülke genelinde %10 etanol ve %90 benzin karışımının yaygınlaştırılmasına dair hedefini kademeli olarak hayata geçirmektedir. Etanol tesisleri vergi avantajları ile özendirilmektedir. Yuka (manyok) ve yeni, şeker kamışı tarımından elde edilen etanole ilgili olmakla birlikte, daha ucuz olan karbonhidratların üretimi henüz gerçekleştirilememiştir.
Kolombiya'daki ilk etanol yakıtı tesisi, 2005 Ekim ayında, Kauka bölgesinde, günde 300,000 litre kapasiteyle üretimine başlamıştır. 2006'nın Mart ayında, hepsi Kauka Vadisi'nde olmak üzere, birleşik olarak toplam günde 1,050,000 litre ya da yılda 357 milyon litre kapasite ile faal hale gelmişlerdir. Kauka Vadisi'nde, şeker tüm yıl boyunca üretilebilmektedir. Son eklenen yüksek kapasiteli damıtma tesisleri ile birlikte, toplam yatırımlar 100 milyon USD'ın üzerine çıkmıştır. Kolombiya, %10 etanol karışımlı benzin kullanabilme hedefine ulaşabilmek için, 2007 yılıyla birlikte, günlük 2,500,000 litre kapasiteye ulaşabilmeyi hedeflemektedir. Şu an için üretilen etanol yakıtı Kauka Vadisine yakın, Bogota, Kali ve Pareira gibi büyük şehirlerde kullanılmaktadır. Henüz ülkenin tamamına yetecek kadar etanol üretimi yapılamamaktadır.

Kanunlar ve teşvikler

Brezilya, Kolombiya ve Birleşik Devletlerde, şeker kamışı ya da tahıllardan elde edilen etanolün kullanımı, hükümet programlarıyla teşvik edilmektedir. Teşvikler bazı eyaletlerde 1973 Arap petrol ambargosundan sonra başlamıştır. Birleşik Devletler'de 1978 yılında yürülülüğe giren Enerji Vergisi Akdi ile biyoyakıtlara vergi istisnası getirilmiştir. Bu istisnanın yıllık karşılığının 1.4 milyar US$ olduğu tahmin edilmektedir. Bir başka federe program ise etanol tesislerinin inşası için ihtiyaç duyulan kredilere garantör olmaktadır. 1986 yılında Amerikan hükümeti etanol üreticilerine bedava mısır dahi dağıtmıştır.
Kolombiya'nın etanol programı ise biyokütlelerden elde edilen etanolün, vergiden muaf tutulması amacıyla çıkarılan bir kanunla başlamıştır.
2005 yılının Ağustos ayında, Birleşik Devletler Başkanı Bush, etanol ve biyodizel üretiminin, gelecek on yıl içerisinde, 15 milyon m³ ten 28 milyon m³'e çıkarılmasını öngören kapsamlı bir enerji yönetmeliğine imza atmıştır. Kısa vadede bu artışın hemen tamamının mısırdan elde edilen etanol ile karşılanması beklenmektedir.
Avrupa Parlamentosu'nun 2003/30/EC nolu direktifi, fosil yakıtların biyoyakıtlarla değiştirilmesini teşvik eder. İngiltere'de, biyodizel gibi alternatif yakıtların vergilendirilmesi en az fosil yakıtlarınki kadar sıkıntılı iken, İngiliz hükümeti, etanol dahil olmak üzere biyoyakıtların kullanımını özendiren bir ulusal mevzuatı adapte etmiştir.

Etanol ve hidrojen

Alternatif bir yakıt olarak analiz edilmeye devam eden hidrojen, diğer yandan da, bir hidrojen ekonomisini yaratmaktadır. Diğer yakıtlarla karşılaştırıldığında, gaz halindeyken çok fazla hacim kaplayan hidrojen için lojistik en önemli sorun olarak görünmektedir. Hidrojenin taşınabilmesi için mümkün görünen bir çözüm, etanolün kullanılmasıdır. Daha sonra hidrojen, yeniden şekillendirici içerisinde, bağ kurduğu karbondan ayrıştırılarak, yakıt hücrelerini doldurmak için kullanılabilir. Alternatif olarak, bazı yakıt hücreleri (Direk etanol yakıt hücreleri), etanol ya da metanolün direk dökülmesi suretiyle de doldurulabilir. 2005 yılında, yakıt hücrelerinin metanolü etanolden çok daha verimli tüketebildiği gözlemlenmiştir.
2004 yılının başlarında, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, etanolün bir katalist yığınından beslendiği ve çıktısı hidrojenin yakıt hücreleri için uygun olduğu, basit bir etanol reaktörü bulduklarını açıkladılar. Cihaz, yaklaşık 700 °C'de gerçekleşen ilk tepkime için, rodyum-seryum katalisti kullanır. İlk tepkime esnasında etanol, su buharı ve oksijen karışarak, tepkime sonucunda oldukça yüksek miktarda hidrojen üretirler. Ne yazık ki, tepkimeyle birlikte karbonmonoksit gazı da açığa çıkar. Zehirli bir gaz olan karbonmonoksitin bir başka katalistten geçirilerek karbondioksite dönüşmesi gerekir. Cihazın son çıktısı, yaklaşık olarak %50 hidrojen, %30 azot gazı ve kalan %20 de karbondioksit gazıdır. Gerek azot gerekse karbondioksit yakıt hücrelerine pompalandıkları zaman etkisiz gaz davranışı sergilerler.
EEI, biyokütlelerden bütanol elde etmek üzere yeni bir metot geliştirmiştir. Bu proses, etanolün yan ürün çıktılarını azaltmak üzere, iki farklı mikro organizmanın sırası ile kullanılması şeklinde gerçekleşir. İlginç bir şekilde, bu işlem sonucunda, bütanolün yanı sıra oldukça yüksek miktarda hidrojen açığa çıkar.