Polttoaine

Polttoaineet ovat aineita, joiden palamisreaktion avulla tavallisimmin kehitetään lämpöä, valoa tai sähköä. Polttoaineisiin on sitoutunut kemiallista energiaa, joka palamisessa vapautetaan ja muutetaan hyödylliseen muotoon, lämmöksi tai mekaaniseksi energiaksi. Edelleen mekaaninen energia voidaan generaattorin avulla muuttaa sähköksi. Ihmiskunnan vuosittaisesta noin 10 000 Mtoe:n energiankulutuksesta yli 90 % katetaan erilaisilla polttoaineilla. Muita merkittäviä energianlähteitä ovat ydinvoima ja vesivoima. Lisäksi eräiden muiden uusiutuvien energianlähteiden käyttöä on lisätty voimakkaasti viime vuosikymmeninä, mutta niiden osuus on toistaiseksi vasta noin 0,5 % kulutuksesta.

Energiantuotannon historiaa
Suomessa puu oli aiemmin tärkein polttoaine, nykyään sen ovat korvanneet kivihiili sekä maaöljyperustaiset polttonesteet. Myös maakaasu on tärkeä polttoaine, jota putkilinjoja pitkin siirretään helposti pitkiäkin matkoja.

Puupolttoaineen käytöllä on pitkät perinteet, samoin puuhiilellä, joka palaa savuttomasti ja erittäin kuumalla liekillä.

Kivihiilen havaittiin 1700-luvulla sisältävän palavia kaasuja, kuten metaania, vetyä ja hiilimonoksidia eli häkää, jotka voitiin erottaa siitä kuumentamalla ja käyttää erikseen hiilikaasuina. Jäännösaine, koksi, on hyvää savutonta polttoainetta. Puhaltamalla vesihöyryä hehkuvien hiilien yli saadaan vesikaasua, joka sisältää hiilimonoksidia, vetyä ja metaania. Vesikaasua voidaan käyttää myös synteesikaasun nimellä Fischer–Tropsch-synteesiin.

Ruskohiili on fossiilista tertiäärikauden kasvijäännöksistä muodostunut ruskea hiiliaine, jonka hiiltyminen ei ole kehittynyt yhtä pitkälle kuin kivihiilen.

Rasvoja ja öljyjä on varsin kauan käytetty valaistus- ja lämmitystarkoituksiin. Tämän ryhmän polttoaineisiin kuuluvat eri tyyppiset petrolit, kuten valopetroli ja lämmityspetroli. Käytetystä ruokaöljystä voi valmistaa biodieseliä joko sellaisenaan tai primäärisen alkoholin kanssa transesterifikaatioreaktiolla.

Polttomoottorin polttonesteet
Erityyppiset petrolit ja bensiini sekä dieselöljy ovat halpuutensa vuoksi tällä hetkellä (2018) ainoita polttoaineita, joiden avulla nykyisten polttomoottorien toiminta on taloudellisesti kannattavaa. Brasilia on ainoa maa, joka on jo 1980-luvulta lähtien onnistuneesti pyrkinyt brasilialaisesta sokerista tehdyn etanolin käyttöön autoliikenteen polttoaineena. Maakaasu on jo laajassa käytössä ajoneuvokaluston polttoaineena, myös Suomessa (esimerkiksi kaupunkibussit). Erikoistarkoituksissa, muun muassa kilpa-autoissa ja -moottoripyörissä, käytetään polttoaineena myös toistaiseksi kalliimpia aineita, kuten metyyli- ja etyylialkoholeja. Tulevaisuudessa öljyjalosteiden hinnan noustessa etanoli- ja metanolipohjaiset uusiutuvat polttoaineet tulevat syrjäyttämään raakaöljyjalosteet; niiden hinnat tulevat myös laajamittaisen tuotannon aloittamisen myötä laskemaan.

Muut moottoripolttoaineet
Suihkumoottoreiden polttoaineena lentokoneissa käytetään etenkin lentopetrolia eli kerosiinia. 
Rakettimoottoreiden polttoaineena esimerkiksi avaruussukkulassa on nesteytetty vety ja happi.

Katso myös 
 Biopolttoaine
 Sähköpolttoaine

Lähteet

Aiheesta muualla

  

Seulonnan keskeiset artikkelit