Bioéthanol: pour la santé!

Dans le final de la comédie «Features of National Fishing», les personnages du film déversent à contrecoeur toute la vodka stockée dans le réservoir de carburant du sous-marin, ce qui est compréhensible pour d’autres plaisirs. Le message satirique est évident - ce n’est que face à un besoin extrême que notre personne décidera de "traduire le produit" de manière médiocre ...

Mais, par exemple, au Brésil, il existe des stations-service qui déversent de l'alcool pur dans le réservoir. Mais pour une raison quelconque, la file de piétons brésiliens aux visages émaciés n’atteint pas leurs pistolets le matin. Voulez-vous en parler?

Les magiciens brésiliens de l'industrie des carburants «cèdent» un hectare d'éthanol tropical brûlé au soleil de 7500 l. C'est un record pour l'extraction de l'alcool à partir de matières premières alimentaires. Un autre grand producteur de bioéthanol, les États-Unis, se contente de 3 800 l / ha. La raison en est qu'il y a de la canne à sucre au Brésil. Quand vous regardez ses tiges épaisses et charnues, rosées à la coupe, vous pouvez imaginer à quel point l’alcool ainsi produit va brûler de manière appétissante dans les cylindres d’un moteur de voiture. Les Américains extraient l'éthanol du maïs mais, malgré des indicateurs plus modestes, ils développent activement sa production. En Europe, les betteraves à sucre produisent 5 500 l / ha, mais les volumes de production ne sont pas encore comparables à ceux du Brésil ou des États-Unis.


Biocarburant

Le concept général de "biocarburants" comprend un certain nombre de produits obtenus à partir du traitement de diverses matières premières biologiques. Cela comprend l’éthanol et le méthanol, le butanol, le biodiesel (à partir d’huiles végétales) et d’autres. Le biodiesel n’a pas tellement d’importance pour la Russie car notre pays ne produit pas d’huile végétale en quantités excessives, mais l’alcool pourrait avoir un avenir. Bioéthanol de première génération Le bioéthanol de première génération est appelé alcool obtenu à partir de matières végétales comestibles: canne à sucre, maïs, betterave à sucre. Les plus gros producteurs de ce type de carburant sont le Brésil et les États-Unis. En 2009, ces deux pays ont représenté 89% de la production mondiale. En 2007, un mémorandum d'accord américano-brésilien a été signé, visant à élaborer conjointement des normes pour l'utilisation des biocarburants et à promouvoir l'utilisation de l'éthanol dans le monde. Bioéthanol de deuxième génération Le bioéthanol de deuxième génération constitue la prochaine étape dans le traitement des matières premières biologiques. Sa production utilise de la pâte de bois, de la paille et des cultures agricoles moins précieuses. Le butanol est un carburant prometteur, un alcool tétrahydrique en C4H5OH. C’est un carburant dont la densité énergétique est comparable à celle de l’essence et non assujetti aux taxes d’accise, mais sa technologie de production est encore trop coûteuse pour faire concurrence à l’essence. Les perspectives du butanol sont liées aux succès des chimistes qui créent maintenant des enzymes moins chères pour la production de butanol.

Pourquoi le bioéthanol est-il si bon comme carburant? Premièrement, les gaz d’échappement d’alcool sont beaucoup plus propres que l’essence. Lors de la combustion d'éthanol, on n'obtient que deux produits: le dioxyde de carbone et l'eau, tandis que les gaz d'échappement contiennent du dioxyde de soufre et d'autres impuretés désagréables. Deuxièmement, en brûlant du pétrole, du gaz naturel et du charbon, nous libérons dans l’atmosphère du carbone lié aux restes organiques il ya des millions d’années, quand une quantité de dioxyde de carbone incomparable avec le présent était présente dans l’air. C’est-à-dire que peu à peu nous redonnons l’atmosphère à ces temps étouffants. La combustion d'alcool végétal ne donne à l'air que la quantité de CO2 absorbée par la canne à sucre, le maïs ou les betteraves lors de la croissance. Troisièmement, le bioéthanol est une ressource renouvelable, encore une fois différente des combustibles fossiles. Enfin, le pétrole est un produit très «politique»: une part importante de sa production est concentrée dans des régions instables. Les matières premières potentielles pour l'alcool se développent presque partout - seule la canne à sucre est cultivée dans une centaine d'États.

Amitié essence essence

En fait, l'alcool pur est utilisé presque exclusivement au Brésil. Dans d’autres pays (d’ailleurs au Brésil), l’éthanol est mélangé à de l’essence dans des proportions différentes. Le carburant contenant de l'éthanol est marqué de la lettre E et d'un chiffre indiquant le pourcentage d'alcool contenu. Par exemple, E10 est une essence avec un additif à 10%, E85 est un éthanol à 15%. Strictement parlant, l'E100 ne peut être versé dans un réservoir que dans les pays chauds. L'éthanol présente un inconvénient majeur: à basses températures, le moteur de l'alcool démarre mal. Le problème est résolu par un très petit additif (environ 5%) d'essence ou par un mélange spécial. En particulier, dans la Suède ensoleillée, où l'alcool est utilisé fidèlement depuis longtemps (depuis 1989), en le remplissant d'autobus urbains Scania, un additif à 5% élimine toutes les questions.

Les carburants standard E10 sont courants aux États-Unis (l'éthanol peut atteindre 15% en hiver) et l'E85 est utilisé dans certains États. Il semblerait que l'utilisation d'alcool à 10% dans l'essence? Il s'avère que même une teneur aussi faible en éthanol dans le carburant entraîne une réduction de 30% des substances nocives dans les gaz d'échappement de la voiture - l'oxygène présent dans l'alcool garantit la combustion complète du mélange. Dans ce cas, d’une part, E10 - E15 peut être versé dans le réservoir de toute machine à essence, et d’autre part, la consommation de carburant n’augmente pratiquement pas, puisqu’une densité énergétique légèrement inférieure à celle de l’essence, l’éthanol augmente l’indice d’octane du mélange et par conséquent, le mélange peut être brûlé avec une plus grande efficacité.

En ce qui concerne le carburant à teneur élevée en éthanol (jusqu’à 100%), seuls les heureux propriétaires de voitures à carburant modulable (c’est-à-dire avec un choix de carburant) font le plein. Au Brésil d'aujourd'hui, jusqu'à 90% de ces voitures sont déjà vendues et d'autres ne semblent plus bientôt disparaître. L'avantage de la technologie Flexible Fuel ne nécessite pas de modifications majeures et coûteuses dans la conception de la voiture.

En avons-nous besoin?

Mais qu'en est-il de la Russie? Nous avons beaucoup de pétrole et de gaz et pas de canne à sucre juteuse. Nos autorités, préoccupées par le trafic illicite d'alcool, voient les stations-service comme un cauchemar vendant de l'alcool pur au prix du carburant. Alors avons-nous besoin de carburant à l'éthanol?

«Oui, nous en avons besoin», a déclaré Alexei Ablaev, président de l'Association nationale russe des carburants, «et notre intérêt pour le carburant à l'éthanol a ses propres caractéristiques. Si les États-Unis développent des énergies alternatives afin de réduire la dépendance de l’économie vis-à-vis du pétrole importé, notre priorité devrait alors être de réduire la teneur en substances nocives des gaz d'échappement des voitures et, ce qui est très important, de créer des emplois et une valeur ajoutée dans l'agriculture nationale. "

À une époque récente où notre pays importait du pain des États-Unis et d'Argentine, nous avons souvent rappelé avec tristesse que l'Empire russe ne se fournissait pas seulement du grain, mais vendait également du pain activement sur le marché mondial. Maintenant, il ne semble y avoir aucune raison d'être triste, car la Russie est à nouveau le plus gros producteur et exportateur de blé. Mais tout n'est pas sans nuages.

Dans l'alcool ou pourrir?

«L'année dernière, la récolte de blé en Russie s'est élevée à 108 millions de tonnes», poursuit Alexei Ablaev. «Un an auparavant, lorsque tout le monde avait été effrayé par la sécheresse, la récolte avait atteint 97 millions de tonnes. Cette année, on parle encore de sécheresse et on peut voir ici, outre des motifs rationnels, un certain PR destiné à vendre les restes de la récolte de l’année dernière. Toute notre consommation intérieure, y compris le bétail et les aliments, avoisine maintenant les 70 millions de tonnes. L'année dernière, nous avons expédié un volume record de 22 millions de tonnes à l'exportation. Ni le marché ni l'infrastructure (principalement les ports) n'ont été autorisés à nous sortir. De plus, pour augmenter les ventes, nous devions faire du dumping, ce qui finirait par faire chuter les prix mondiaux des céréales, ce qui n'est pas rentable pour nous. En conséquence, nous avons 92 millions de tonnes de consommation intérieure et d'exportation. Et la récolte est de 108 millions de tonnes, c’est-à-dire que la Russie surproduit de façon chronique le grain. L'année dernière, environ 10 millions de tonnes de céréales récoltées sont mortes. Il n’y avait pas d’endroit où stocker le blé, et il se décomposait simplement dans la pile au sol. "

Le problème est particulièrement aigu dans les zones continentales éloignées des ports de mer. En raison des tarifs de transport élevés et de la demande intérieure relativement faible, le prix du grain sibérien est tombé à 1 500 roubles, ce qui a eu des effets dévastateurs sur l'agriculture. par tonne. Ainsi, s’il existait des usines de transformation du blé en éthanol dans les régions productrices de céréales du pays, elles "mangeraient" le surplus de grain, le transformant en un produit à haute valeur ajoutée, plus facile à stocker et moins onéreux à transporter. Oui, même avec une récolte de 50 centents par hectare, le blé ne peut produire plus de 1 200 litres par hectare, et nous sommes loin des indicateurs brésiliens. Cependant, même dans ce cas, le bilan énergétique du combustible serait positif (l'énergie reçue dépasserait d'environ 20% les dépenses de production). .


Doux Brésil

Lors du forum international Challenge Bibendum 2010, organisé sous les auspices du groupe Michelin et dédié à la résolution des problèmes environnementaux des véhicules, les thèmes de l'éthanol, particulièrement pertinents pour la partie organisatrice, sonnaient à toute épreuve. L’Association des producteurs de canne à sucre du Brésil a été parmi les participants. Le stand de l’Association était doté de brochures magnifiquement imprimées et une vidéo sur le succès de la production d’éthanol dans le pays avait été visionnée. Il s'est avéré que les usines de canne à sucre sont des entreprises très modernes qui produisent non seulement de l'éthanol, mais également de l'électricité au moyen de la combustion de la paille et de la farine de canne à sucre (bagasse). Mais la récolte de roseaux est loin d'être mécanisée partout - la proportion de travail manuel est très élevée et les plus pauvres sont engagés dans cette tâche difficile et dangereuse (des serpents venimeux se trouvent dans le roseau). Après 7 ans, le Brésil a l'intention d'abandonner le travail manuel dans la récolte de roseaux, mais on ne sait pas s'il sera possible de joindre toutes les mains libérées. Les chiffres et les faits entre les mains, les représentants de l'industrie ont démystifié les mythes sur l'éthanol brésilien: ils se disent coupables de la hausse des prix des denrées alimentaires, il a un bilan énergétique négatif, car ils ont réduit la jungle amazonienne. Cependant, il est connu que les biocarburants sont un outil de régulation des prix des matières premières au Brésil. Si le gouvernement estime que les prix mondiaux du sucre sont trop bas, il augmente la teneur minimale en éthanol de l'essence. Plus la canne à sucre est utilisée dans l’éthanol, moins le sucre se vend sur le marché. Et les prix montent. Les États-Unis font de même avec le maïs, mais la Russie n'est pas encore en mesure d'ajuster les prix mondiaux des céréales à l'aide de biocarburants. Mais elle pourrait.

Rouleaux d'éthanol et de français

L'idée même de brûler du pain dans les moteurs à combustion interne peut sembler blasphématoire dans un pays où, il n'y a pas si longtemps, les familles paysannes avaient l'habitude de ramasser les miettes de la table avec leurs mains et de les verser dans leur bouche, mais la surproduction de céréales pose un problème difficile: soit réduire la surface semée, conséquences socio-économiques, ou la création d’une infrastructure permettant de transformer les excédents de céréales en produits utiles et non périssables. Par exemple, au bioéthanol. Mais pas que ça.

"Ceux qui disent que les partisans de la transformation du grain en bioéthanol ont l'intention de convertir un produit alimentaire précieux en carburant ne sont pas tout à fait correct", explique Alexey Ablaev. "Notre association défend l'idée de construire des usines de traitement en profondeur en Russie pour les autorités de différents niveaux - à l'ouest s'appellent la bioraffinerie. La technologie de production est la suivante: à l'entrée, le grain est divisé en composants: l'amidon dans un sens, le gluten de blé (gluten) dans l'autre et les coques de grain dans le troisième. Le gluten de blé est un produit alimentaire extrêmement précieux qui est actuellement vendu à 2 euros par kilo en Russie et à 1, 5 euro dans l'Union européenne. Elle va à la nourriture, par exemple, fait des petits pains français avec de la chapelure élastique et des pâtes italiennes Des pâtes italiennes qui ne sont pas floues lors de la cuisson. Le gluten améliore la mauvaise farine en la rendant collante. La demande de gluten est illimitée, y compris pour l'exportation, près de trois ans à l'avance. Des coquilles de grain vont se nourrir. Et seul l'amidon est transformé en glucose, et cela passe à la fermentation (fermentation). Ensuite, l'éthanol est obtenu en utilisant des colonnes de distillation conventionnelles. Sa part totale dans les produits de l’usine ne dépassera pas 30 à 50%. Par ailleurs, dans les mêmes usines, le glucose peut être transformé non pas en éthanol, mais en d'autres produits - butanol, bioplastiques, additifs pour l'alimentation animale. "

La seule usine de ce type située dans la CEI est située au Kazakhstan et s'appelle "Biochem". L'entreprise consomme 300 000 tonnes de blé par an. En Europe, il existe des installations similaires d’une capacité de 1 million de tonnes. Ils garantissent régulièrement les prix des céréales aux producteurs, créent des emplois et reconstituent les budgets régionaux. Mais en Russie, les perspectives d’une telle entreprise sont encore floues. Tout le monde en sait la raison: l'État russe a imposé des droits d'accise sur l'éthanol pour quelque usage que ce soit, et le remplissage du réservoir avec ce carburant équivaut à (rappelle Mendeleev) brûler des factures dans un four. Oui, les Brésiliens ne font pas la gueule de bois aux stations-service, croyant apparemment sincèrement que les boissons sont vendues ailleurs, mais les traditions néfastes de la partie de la population dépendant de l'alcool de notre pays forcent les législateurs à ériger des barrières contre l'alcool.


Jus d'hydrolyse

Contrairement à ce que prétend le héros de la chanson, Vladimir Vysotsky, ils n’ont pas conduit la vodka à partir de sciure de bois en URSS, bien que l’alcool puisse être obtenu à partir de cellulose. La cellulose - ce sont les mêmes sucres que l’amidon ou la betterave à sucre - ils sont simplement liés dans des chaînes de polysaccharides par différents faisceaux, car la nature a créé la cellulose précisément en tant que matériau de structure. Il existe une technologie qui vous permet de casser ces ligaments et d'obtenir des sucres individuels par hydrolyse. En outre, les sucres sont fermentés et rectifiés selon le processus de production d'éthanol habituel. La formule d'alcool d'hydrolyse à partir d'éthanol issu de matières premières alimentaires ne diffère absolument pas - les impuretés peuvent varier lors d'un nettoyage minutieux, et bien que l'alcool de sciure de bois soit officiellement utilisé dans l'industrie comme alcool industriel, il existait dans certains cercles une paraphrase sur le thème de la célèbre chanson soviétique: " moi avec le jus d'hydrolyse, le jus d'hydrolyse ... ". Dans le même temps, l’alcool obtenu à partir de cellulose (sciure de bois, paille, etc.) est considéré comme un carburant prometteur, le bioéthanol de deuxième génération, qui ne nécessite pas de matières premières alimentaires. Et pour la Russie, avec ses réserves de bois colossales, ce sujet est très pertinent. L'un des problèmes est que les technologies existantes pour la production d'alcool d'hydrolyse en URSS le rendent trop coûteux pour une combustion dans des moteurs. Des usines de nouvelle génération produisant de l’alcool à partir de biomasse et utilisant des enzymes moins chères sont en cours de construction, par exemple aux États-Unis. Cependant, même cette nouvelle industrie, à l'instar d'autres secteurs de l'énergie alternative, est subventionnée par le gouvernement américain. Avec l’existence d’un marché développé pour le bioéthanol de maïs, le marché américain maîtrisera progressivement l’alcool par hydrolyse.

Ajouter de l'amertume

Ceux qui rêvent de créer le marché russe de l’éthanol à moteur ne peuvent qu’espérer qu’un jour les autorités changeront de point de vue, notamment face à la surproduction de blé. L'argument principal peut être un système de mesures garantissant que l'alcool des stations-service sera utilisé exclusivement aux fins pour lesquelles il a été conçu.

«Nous avons proposé ces mesures et continuerons de les proposer», a déclaré Alexey Ablaev. - Premièrement, nous sommes favorables à la dénaturation dure de l'alcool, c'est-à-dire à l'ajout de substances excluant l'utilisation de carburant à l'intérieur. L'option principale consiste à mélanger avec de l'essence. Il ne faut ajouter que 5% d'essence, et il sera impossible de boire cette boue. Eh bien, vous pouvez verser de l’eau dans le carburant, et de l’eau avec de l’alcool dissous flottera sur l’essence, mais même dans ce cas, l’odeur repoussante n’ira nulle part. Une autre option consiste à ajouter une substance appelée bitrex à l'éthanol. Une quantité insignifiante de bitrex dans le carburant suffit à provoquer un réflexe nauséeux instantané chez un individu qui tente de boire de l'alcool. C'est une substance très amère et désagréable. Deuxièmement, les usines de production de bioéthanol seront 5 à 10 fois plus grandes que la plupart des distilleries actuelles. Il est plus facile d'organiser le contrôle dans de telles entreprises et il ne serait pas rentable pour le propriétaire d'une entreprise de cette taille de se lancer dans des fraudes avec de l'alcool excisable - il pourrait tout perdre. Troisièmement, pour que l’alcool soit comestible, l’usine a besoin de quatre à cinq colonnes de distillation - sinon, ne retirez pas toutes les huiles de fusel. Deux suffisent pour le carburant. La sortie alcool se révélera avec un clair de lune jaune et il ne sera pas possible de fabriquer de la vodka de haute qualité. C'est possible, mais les coûts énergétiques d'un nettoyage supplémentaire rendront cette activité non rentable. ”

L'article a été publié dans la revue Popular Mechanics (n ° 9, septembre 2010).

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