燃料乙醇
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燃料乙醇（英语：Ethanol fuel），也称乙醇燃料，又称生质酒精，是一种被广泛用于运输业的生物燃料[1]。它和酒精饮料中的乙醇是同一类型的醇类。燃料乙醇由富含糖类物质的农作物酿制产生，可作为添加剂加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽车、摩托车等交通工具使用，汽油发动机无需做过多改动就可以直接使用燃料乙醇。当汽油价格较高时，燃料乙醇具有明显的成本优势。但是，大规模使用燃料乙醇导致玉米、甘蔗等农作物供不应求、价格上升。同时在生产燃料乙醇的过程中也会释放出二氧化碳或污染物，因而有损其清洁燃料的称号[2]。
世界运输燃料乙醇生产在2000年和2007年间增长了三倍，从170亿到超过520亿升。从2007年到2008年，乙醇在全球汽油型燃料的使用比例从3.7％上升至5.4％[3]。在2011年的全球燃料乙醇产量达到22.36 BG注[4]（846亿升），其中美国是最大的生产者，拥有13.9 BG（526亿升），占全球产量的62.2％，其次是巴西5.6 BG（211亿升）[5]。乙醇燃料具有“加仑汽油当量”（GGE）1.5美制加仑（5.7升），这意味着1.5加仑乙醇产生一加仑汽油的能量[6]。
化学
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在乙醇发酵期间，在玉米中的葡萄糖和其它糖类（或在甘蔗或其他作物中）被转换成乙醇和二氧化碳。
- C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 热
像任何发酵反应，发酵并非100％的选择性，其他的副产物例如乙酸，乙二醇和许多其他产品在相当程度上形成，并且在乙醇的净化过程中需要被除去。
- C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O + 热
生产
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液化
[编辑]植物浆液被置于蒸汽加压锅中加热至100℃的过程被称为“液化”。在此步骤中，胚乳内的淀粉颗粒被分散开来，淀粉分子也被酶破坏。此后，浆液温度将被降至80-90℃，并被加入α-淀粉酶[7]，然后仍需要继续反应至少30分钟。
糖化
[编辑]在液化过程结束后，浆液将被冷却至大约30℃，并被加入葡萄糖淀粉酶以将淀粉水解为葡萄糖。这一步被称为“糖化”。糖化发生于浆液倒入发酵罐后并贯穿接下来的“发酵”这一步。
发酵
[编辑]通过微生物发酵的糖产生乙醇。微生物发酵将目前仅仅直接作用于糖。植物的两个主要组成部分，淀粉和纤维素，是由糖类组成，并且在原则上还可以发酵转换成糖。目前，只有糖（如蔗糖）和淀粉（如玉米）的部分可以符合经济效益的转换。在纤维素乙醇领域有很多研究活动，把植物的一个组成部分纤维素分解为糖，并随后转化为乙醇。
各国产量
[编辑]| 燃料乙醇年产量前十的国家/地区 （2015–2021）[5] | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 世界 排名 |
国家/地区 | 占世界产量% | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 |
| 1 |  美国
|
55% | 15,000 | 13,941 | 15,778 | 16,091 | 15,936 | 15,413 | 14,807 |
| 2 |  巴西
|
27% | 7,500 | 8,080 | 8,790 | 8,080 | 6,760 | 6,870 | 7,200 |
| 3 |  欧洲联盟
|
5% | 1,300 | 1,260 | 1,380 | 1,360 | 1,320 | 1,240 | 1,360 |
| 4 |  中国
|
3% | 860 | 930 | 1,010 | 810 | 850 | 730 | 770 |
| 5 |  印度
|
3% | 820 | 510 | 470 | 420 | 210 | 270 | 190 |
| 6 |  加拿大
|
2% | 440 | 430 | 500 | 460 | 460 | 450 | 450 |
| 7 |  泰国
|
1% | 390 | 390 | 430 | 390 | 380 | 330 | 310 |
| 8 |  阿根廷
|
1% | 260 | 210 | 290 | 290 | 290 | 240 | 220 |
| * | 其他 | 3% | 740 | 659 | 682 | 729 | 664 | 627 | 393 |
| 世界总产量 | 100% | 27,310 | 26,410 | 29,330 | 28,630 | 26,870 | 26,170 | 25,700 | |
| （百万美制加仑/每年） | |||||||||
参看
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参考文献
[编辑]- ^ Mustafa Balat, Havva Balat. Recent trends in global production and utilization of bio-ethanolfuel. Applied Energy. 2009, 86 (11): 2273–82 [2012-07-27]. doi:10.1016/j.apenergy.2009.03.015. （原始内容存档于2012-10-31）.
- ^ 乙醇燃料是与非. 新华网. 2007-05-01 [2010-04-03]. （原始内容存档于2017-02-28）.
- ^ Towards Sustainable Production and Use of Resources: Assessing Biofuels (PDF). 联合国环境署. 2009-10-16. （原始内容 (PDF)存档于2009-11-22）.
- ^ BG=billion gallon=十亿美制液体加仑
- ^ 5.0 5.1 Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association Industry Statistics-Annual Ethanol Production. Renewable Fuels Association. Renewable Fuels Association. [2022-06-01]. （原始内容存档于2022-06-09）.
- ^ Gasoline Gallon Equivalent (GGE) Definition. energy.gov. [2011-10-12]. （原始内容存档于2011-10-07）.
- ^ New Enzyme for More Efficient Corn Ethanol Production. Green Car Congress. 2005-06-30 [2008-01-14]. （原始内容存档于2020-09-27）.
