Bahan bakar etanol
Saab 9-3 SportCombi BioPower. Model kedua yang berbahan bakar E85 diperkenalkan oleh Saab di pasar Swedia. Bahan bakar etanol adalah etanol (etil alkohol) dengan jenis yang sama dengan yang ditemukan pada minuman beralkohol dengan penggunaan sebagai bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan bensin sehingga menjadi biofuel. Produksi etanol dunia untuk bahan bakar
transportasi meningkat 3 kali lipat dalam kurun waktu 7 tahun, dari 17 miliar liter pada tahun 2000 menjadi 52 miliar liter pada tahun 2007. Dari tahun 2007 ke 2008, komposisi etanol pada bahan bakar bensin di dunia telah meningkat dari 3.7% menjadi 5.4%. Pada tahun 2010, produksi etanol dunia mencapai angka 22.95 miliar galon AS (86.9 miliar liter), dengan Amerika Serikat
sendiri memproduksi 13.2 miliar galon AS, atau 57.5% dari total produksi dunia. Etanol mempunyai nilai "ekuivalensi galon bensin" sebesar 1500 galon AS.
Etanol digunakan secara luas di Brasil dan Amerika Serikat. Kedua negara ini memproduksi 88% dari seluruh jumlah bahan bakar etanol yang diproduksi di dunia. Kebanyakan mobil-mobil yang beredar di Amerika Serikat saat ini dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan etanol sampai 10%, dan penggunaan bensin etanol 10% malah diwajibkan di beberapa kota dan negara bagian AS. Sejak
tahun 1976, pemerintah Brasil telah mewajibkan penggunaan bensin yang dicampur dengan etanol, dan sejak tahun 2007, campuran yang legal adalah berkisar 25% etanol dan 75% bensin (E25). Di bulan Desember 2010 Brasil sudah mempunyai 12 juta kendaraan dan truk ringan bahan bakar fleksibel dan lebih dari 500 ribu sepeda motor yang dapat menggunakan bahan bakar etanol murni (E100).
Bioethanol adalah salah satu bentuk energi terbaharui yang dapat diproduksi dari tumbuhan. Etanol dapat dibuat dari tanaman-tanaman yang umum, misalnya tebu, kentang, singkong, dan jagung. Telah muncul perdebatan, apakah bioetanol ini nantinya akan menggantikan bensin yang ada saat ini. Kekhawatiran mengenai produksi dan adanya kemungkinan
naiknya harga makanan yang disebabkan karena dibutuhkan lahan yang sangat besar, ditambah lagi energi dan polusi yang dihasilkan dari keseluruhan produksi etanol, terutama tanaman jagung. Pengembangan terbaru dengan munculnya komersialisasi dan produksi etanol selulosa mungkin dapat memecahkan sedikit masalah.
Etanol selulosa menawarkan prospek yang menjanjikan karena serat selulosa, komponen utama pada dinding sel di semua tumbuhan, dapat digunakan untuk memproduksi etanol. Menurut Badan Energi Internasional etanol selulosa dapat menyumbangkan perannya lebih besar pada masa mendatang.
Ketika etanol dibakar (direaksikan dengan oksigen) maka akan dihasilkan karbon dioksida, air, dan panas:
Setelah reaksi pembakaran digandakan (karena didapatkan 2 molekul etanol dari tiap molekul glukosa]], dan ditambahkan 3 reaksi bersamaan, maka jumlah atom di sebelah akan sama dengan jumlah atom di sebelah pada persamaan tersebut, maka reaksi bersih dari produksi dan konsumsi etanol hanya berupa:
Panas yang dihasilkan dari pembakaran etanol digunakan untuk menggerakkan piston pada mesin. Dapat dikatakan bahwa cahaya matahari digunakan untuk menjalankan mesinnya.
Bukan hanya glukosa saja yang dapat difermentasi. Gula lainnya seperti fruktosa juga dapat digunakan untuk fermentasi. 3 macam gula lainnya juga dapat difermentasi dengan memecahnya melalui hidrolisis menjadi molekul-molekul glukosa atau fruktosa. Amilum dan selulosa adalah molekul yang terdiri dari ikatan-ikatan glukosa. Sukrosa (atau gula tebu)
merupakan molekul glukosa yang berikatan dengan molekul fruktosa. Energi untuk membuat fruktosa berasal dari metabolisme glukosa yang diperoleh dari fotosintesis (yang membutuhkan sinar matahari). Maka dari itu, sinar matahari jga menyediakan energi yang dihasilkan oleh fermentasi dari molekul-molekul ini.
Etanol juga dapat diproduksi dari etena (etilena). Dengan penambahan air ke dalam etena maka akan mengubah etena menjadi etanol:
Ketika etanol dibakar di atmosfer (bukan di oksigen murni), maka akan ada reaksi kimia yang lain yang menghasilkan 4 komponen kimia lainnya, termasuk dengan gas nitrogen (N2). Gas nitrogen dapat menimbulkan munculnya nitrogen oksida, salah satu polutan utama di udara.
Etanol merupakan salah satu sumber energi terbaharui karena energi ini didapatkan dari energi matahari. Pembuatan etanol diawali tanaman seperti tebu atau jagung yang melakukan fotosintesis sehingga tumbuh sampai besar. Nantinya tanaman ini yang diproses menjadi etanol.
Sekitar 5% dari etanol yang diproduksi di dunia pada tahun 2003 sebenarnya malah merupakan produk minyak bumi. Etanol dari minyak bumi ini dibuat dengan hidrasi katalis dari etilena dengan memakai asam sulfat sebagai katalisnya. Etanol juga bisa dihasilkan via etilena atau asetilena, kalsium karbida, gas bumi, dan sumber lainnya. 2 juta ton etanol
yang berasal dari minyak mentah dihasilkan setiap tahunnya. Etanol yang berasal dari minyak bumi (etanol sintetik) secara kimia sama dengan bio etanol dan hanya bisa dibedakan melalui penanggalan radiokarbon.
Bio-etanol biasanya diperoleh dari tanaman pertanian. Tanaman pertanian ini dianggap bisa diperbaharui karena mereka mendapatkan energi dari matahari melalui fotosintesis. Etanol dapat diproduksi dari banyak macam tanaman seperti tebu, bagasse, miscanthus, bit gula, sorgum, grain sorghum, switchgrass, jelai, hemp, kenaf, kentang, ubi jalar, singkong, bunga matahari, buah, molasses,
jagung, stover, serealia, gandum, straw, kapas, biomassa lainnya, termasuk berbagai macam sampah selulosa.
Sebuah proses alternatif untuk memproduksi bioetanol dari algae (rumput laut) saat ini sedang dikembangkan oleh perusahaan Algenol. Daripada algae hanya ditanam dan lalu dipanen jika sudah matang, algae dapat memproduksi etanol secara langsung tanpa membunuh tanaman itu sendiri. Diklaim bahwa proses dari algae ini dapat menghasilkan 6000 galon per acre per tahun, daripada tanaman jagung yang hanya 400 galon per acre per tahun.
Saat ini, pemrosesan etanol generasi pertama untuk memproduksi etanol dari jagung hanya menggunakan sebagian kecil dari tanaman jagung itu sendiri. Hanya bagian amilum dari kernel jagung saja yang diproses menjadi etanol. Amilum ini massanya hanya 50% dari massa kernel kering. 2 pemrosesan tingkat lanjut sedang dikembangakan saat ini. Proses tersebut adalah penggunaan enzim
dan fermentasi ragi untuk mengubah selulosa tanaman menjadi etanol. Proses yang kedua adalah menggunakan pirolisis untuk mengubah seluruh bagian tanaman menjadi cairan minyak bio atau syngas. Pemrosesan generasi kedua ini juga bisa digunakan untuk tanaman lain misalnya rumput-rumputan atau kayu.
Lang dasar yang dibutuhkan untuk memproduksi etanol adalah fermentasi jamur khamir, distilasi, dehidrasi, dan denaturasi. Sebelum dilakukan fermentasi, beberapa tanaman membutuhkan hidrolisis karbohidrat seperti selulosa dan amilum menjadi gula. Hidrolisis selulosa disebut sebagai selulosis. Enzim digunakan untuk mengubah amilum menjadi gula.
Etanol diproduksi dengan cara fermentasi mikroba pada gula. Fermentasi mikroba saat ini hanya bisa dilakukan langsung pada gula. 2 komponen utama dalam tanaman, amilum dan selulosa, dua-duanya terdiri dari gula dan bisa diubah menjadi gula melalui fermentasi. Sekarang ini, hanya gula (contohnya tebu) dan amilum (contohnya jagung) yang masih bernilai ekonomis jika dikonversi.
Jika etanol ingin digunakan sebagai bahan bakar, maka sebagian besar kandungan airnya harus dihilangkan dengan cara distilasi. Tingkat kemurnian etanol setelah didistilasi masih sekitar 95-96%. (masih ada kandungan airnya 3-4%). Campuran ini dinamakan etanol hidrat dan bisa digunakan sebagai bahan bakar, tetapi tidak bisa dicampur sama sekali dengan bensin. Jadi, biasanya
kandungan air dalam etanol hidrat dibuang habis terlebih dahulu dengan pengolahan lainnya sehingga baru bisa dicampurkan dengan bensin.