Ethanol là một loại nhiên liệu bền vững, được sản xuất trong nước với chỉ số octan cao hơn xăng , cho phép nó hoạt động tốt hơn xăng. Tuy nhiên, đã có một số tác động đến môi trường của quá trình sản xuất và tiêu thụ ethanol được phát hiện, và chúng ta sẽ thảo luận về chúng trong bài viết này.
Ethanol là một loại nhiên liệu sinh học hữu cơ có thể được sử dụng để thay thế nhiên liệu hóa thạch trong giao thông vận tải. Nó có tiềm năng lớn góp phần vào việc giảm phát thải carbon trong giao thông vận tải và cải thiện hiệu quả môi trường.
Nghiên cứu hiện tại có thể được mở rộng trong tương lai cho các động cơ SI tốc độ cao để cải thiện hiệu suất và đặc tính đốt cháy bằng cách pha tạp các hạt nano với xăng. Phân tích số có thể được thực hiện trên động cơ SI chạy bằng nguồn năng lượng thay thế khác để cải thiện các đặc tính hiệu suất.
Ngoài ra, nghiên cứu này có thể được cải thiện bằng cách bao gồm tuần hoàn khí thải để giúp giảm lượng khí thải NOX và bằng cách sửa đổi nó để hoạt động ở chế độ nhiên liệu kép.
Ethanol là một loại nhiên liệu thay thế có chi phí tương đối thấp, ít ô nhiễm hơn và sẵn có hơn xăng không pha trộn. Nhưng trong khi có nhiều ưu điểm của việc sử dụng ethanol làm nhiên liệu, thì cũng có một số nhược điểm.
Ethanol là gì?
Ethanol là một loại rượu ngũ cốc có thể được pha trộn với xăng và được sử dụng trong xe cơ giới. Nhiều trạm xăng cung cấp nhiên liệu pha trộn, thường là 10% ethanol và 90% xăng.
Ethanol có thể được lên men từ nhiều nguồn tinh bột, bao gồm ngô, lúa mì, lúa miến, lúa mạch và khoai tây, và từ các loại cây lấy đường như mía và lúa miến ngọt.
Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất ethanol là ngũ cốc chưng cất, có thể dùng cho gia súc ở dạng ướt hoặc khô. Bởi vì các hạt chưng cất ướt dễ hỏng và nặng, làm tăng thêm chi phí vận chuyển, nên chúng thường được sử dụng trong bán kính 100 dặm của nhà máy sản xuất ethanol.
Hạt chưng cất ổn định hơn và dễ vận chuyển hơn khi nhà sản xuất ethanol làm khô chúng, tuy nhiên điều đó làm tăng chi phí năng lượng cho nhà sản xuất ethanol. Các loại ngũ cốc chưng cất giữ lại nhiều chất dinh dưỡng từ ngô, vì chỉ loại bỏ tinh bột.
Ethanol được sản xuất như thế nào?
Ethanol được sản xuất bằng loại cây được gọi là cây “xay khô”, hạt ngô được nghiền mịn thành những hạt nhỏ. Sau đó, nước được thêm vào ngô xay cùng với các enzyme để chuyển hóa tinh bột cho quá trình lên men. Hỗn hợp, còn được gọi là hỗn hợp nghiền, được nấu chín để phá vỡ tinh bột hơn nữa.
Hỗn hợp nghiền được lấy ra khỏi bếp và để nguội trước khi enzyme thứ hai (glucoamalyse) được thêm vào hỗn hợp nghiền. Enzyme này giúp biến tinh bột lỏng thành đường.
Men được thêm vào hỗn hợp nghiền và quá trình lên men tạo ra ethanol và carbon dioxide. Sau khoảng hai ngày, quá trình lên men hoàn tất và hỗn hợp nghiền được làm nóng trở lại.
Trong quá trình gia nhiệt, etanol bay hơi thành hơi được thu lại, còn lại chất rắn là ngô và men.
Hơi etanol được làm lạnh và ngưng tụ thành chất lỏng. Chất lỏng này được khử nước để loại bỏ nước dư thừa khỏi etanol, tạo ra etanol “khan” phù hợp để pha trộn với xăng.
Ethanol cũng có thể được sản xuất bằng quy trình xay xát ướt để tách ngô thành nhiều thành phần khác nhau và tạo ra nhiều lựa chọn cho sản phẩm cuối cùng, bao gồm cả ethanol. Quá trình này có thể phức tạp và cắt cổ hơn nhiều.
Ethanol là nhiên liệu tốt để sử dụng trong động cơ đánh lửa. Nó có thể được sử dụng như một chất phụ gia cho dầu diesel (diesel sinh học). Ethanol cũng là một nguyên liệu quan trọng cho ngành hóa chất.
Tuy nhiên, bất chấp những công dụng của nó, có một số tác động môi trường liên quan đến ethanol, quá trình sản xuất và trong quá trình tiêu thụ. Dưới đây là những tác động của ethanol đối với môi trường.
10 tác động môi trường của Ethanol
- Ô nhiễm không khí
- Chiếm nhiều không gian môi trường
- Tác động của con người
- Tác động đến sản xuất nông nghiệp và thực phẩm
- Tác động đến đất
- Sự ấm lên toàn cầu
- Tác động đến nước
- Mêtan (CH4) Thế hệ
- Tác động của sinh vật biển.
- Cháy nổ
1. Ô nhiễm không khí
Vận chuyển bằng xe tải và đường sắt là những phương thức chính để vận chuyển etanol đến các trạm pha trộn, nơi etanol được trộn với xăng để tạo thành hỗn hợp E-10 hoặc E-85 dùng cho động cơ tiêu dùng.
Sử dụng phương tiện vận chuyển bằng xe tải, đường sắt và sà lan đắt tiền hơn sẽ làm tăng tốc độ thải khí gây ô nhiễm vào không khí, do đó gây ô nhiễm bầu khí quyển.
Tuy nhiên, để giải quyết vấn đề này, hiện tại ethanol không được vận chuyển bằng đường ống được thiết kế và sử dụng cho các sản phẩm làm từ dầu mỏ, nhưng sau đó một số công ty đang thử nghiệm vận chuyển ethanol theo cách này.
Ngoài ra, mùi độc hại có thể được tạo ra bởi việc tạo ra butyrate, một chất chuyển hóa của quá trình phân hủy sinh học ethanol.
2. Chiếm nhiều không gian môi trường
Một trong những tác động cơ bản của ethanol đối với môi trường là nó đòi hỏi không gian đất trồng trọt để phát triển.
Bởi vì nó chủ yếu có nguồn gốc từ ngô, nhiều diện tích đất có thể được sử dụng để trồng lương thực hoặc chăn nuôi thay vào đó được sử dụng để trồng một sản phẩm nhiên liệu.
3. Tác động của con người
Nuốt phải ethanol cấp tính có thể gây đau đầu, buồn nôn, nôn, buồn ngủ, mệt mỏi, suy nhược, phán đoán, bất tỉnh, thiếu phối hợp và hôn mê.
Hít phải có thể gây kích ứng mắt và đường hô hấp trên, mệt mỏi và đau đầu, trong khi tiếp xúc với da có thể gây kích ứng da, nếu tiếp xúc lâu dẫn đến khô da, bong tróc, ngứa và nứt nẻ.
Ngoài việc uống nhiều rượu, sản phẩm phụ của ethanol có thể gây nghiện và làm gia tăng tất cả các loại chấn thương và chấn thương. Các yếu tố môi trường và di truyền có liên quan đến tính nhạy cảm với chứng nghiện rượu.
Tuy nhiên, tiêu thụ ethanol vừa phải làm giảm căng thẳng và tăng cảm giác hạnh phúc và khỏe mạnh, đồng thời có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành.
Hơn nữa, suy dinh dưỡng có thể là hậu quả của ethanol và cũng có thể gây ra tác dụng độc hại trực tiếp do nó can thiệp vào chuyển hóa gan và các chức năng miễn dịch.
Một tác động nhân quả đã được quan sát thấy giữa rượu và các bệnh ung thư khác nhau. Ngừng uống rượu và dinh dưỡng cân bằng được khuyến nghị là biện pháp điều trị không đặc hiệu chính cho người nghiện rượu.
Thuốc điều trị cho người nghiện rượu, bị tổn thương gan đã mang lại nhiều kết quả khác nhau. Trong bệnh gan giai đoạn cuối, ghép gan có thể được xem xét.
4. Tác động đến sản xuất nông nghiệp và thực phẩm
Như đã nêu ở trên, nhiên liệu sinh học từ ngô và đậu nành liên quan đến diện tích đất mà chúng lấy đi để sản xuất lương thực. Thách thức của việc trồng đủ cây trồng để đáp ứng nhu cầu sản xuất ethanol và dầu diesel sinh học là rất lớn và, một số người cho rằng, không thể vượt qua.
Phần lớn diện tích đất được lấy để trồng cây sản xuất ethanol này chỉ ảnh hưởng lớn đến sản xuất lương thực vì nông nghiệp đã bị ảnh hưởng nặng nề. Điều này đã dẫn đến tình trạng thiếu nguồn cung cấp lương thực vì đất canh tác để trồng các loại cây trồng khác được sử dụng cho cây trồng sản xuất ethanol.
Theo một số chuyên gia, việc sản xuất đủ nhiên liệu sinh học để phục vụ việc sử dụng rộng rãi có thể đồng nghĩa với việc chuyển đổi hầu hết các khu rừng và không gian mở còn lại trên thế giới thành đất nông nghiệp, một sự hy sinh mà ít người sẵn lòng chấp nhận.
5. Tác động đến đất
Nhìn chung, sản xuất ngô là một nguồn gây ô nhiễm trầm tích và dinh dưỡng thường xuyên. Mặc dù ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác thường được quảng cáo là những chất thay thế sạch, chi phí thấp cho xăng, nhưng việc trồng ngô và đậu nành công nghiệp vẫn có tác động có hại đến môi trường, chỉ là theo một cách khác.
Điều này đặc biệt đúng đối với nông dân trồng ngô công nghiệp. Trồng ngô để sản xuất ethanol liên quan đến một lượng lớn phân bón tổng hợp và thuốc diệt cỏ.
Ngoài ra, nghiên cứu giải quyết năng lượng cần thiết để trồng trọt và chuyển đổi chúng thành nhiên liệu sinh học đã kết luận rằng sản xuất etanol từ ngô cần nhiều năng lượng hơn 29% so với năng lượng mà etanol có thể tạo ra.
6. Sự ấm lên toàn cầu
Khi được pha trộn với xăng để sử dụng làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông, ethanol có thể mang lại một số lợi ích về khí thải tùy thuộc vào loại phương tiện, hiệu chuẩn động cơ và mức độ pha trộn.
Cũng giống như các loại nhiên liệu thông thường, việc sử dụng và lưu trữ hỗn hợp ethanol có thể dẫn đến phát thải các chất gây ô nhiễm bị kiểm soát, hóa chất độc hại và khí nhà kính (GHG), vốn là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.
7. Tác động đến nước
Các tác động đáng kể nhất liên quan đến sự cố tràn ethanol là đối với nước mặt. Trong một số trường hợp, tác động lên mặt nước giết chết sinh vật thủy sinh vài ngày sau sự cố tràn do cạn kiệt oxy.
Tác động có thể xảy ra ở một khoảng cách xa so với địa điểm ban đầu. Ngoài ra, tràn từ ethanol có thể thấm qua đất, do đó có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước ngầm và thải ra nước mặt, đây có thể là một quá trình tuần hoàn cũng như tạo ra khí mê-tan.
8. Mêtan (CH4) Thế hệ
Sự phân hủy kỵ khí của ethanol trong nước ngầm dẫn đến việc sản xuất khí mê-tan. Sự hiện diện của khí mêtan trong đất chưa bão hòa vượt quá giới hạn nổ có thể gây nguy hiểm nổ.
Khí mê-tan có thể được tạo ra trong một thời gian dài và tồn tại trong khí đất trong một thời gian dài. Và khi tiếp xúc với bầu khí quyển, nó có thể dẫn đến việc làm nhiệt độ trái đất nóng lên, do khí metan (CH4) đã được biết đến là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính.
9. Tác động đến sinh vật biển.
Sự cố tràn ethanol trên biển tiềm ẩn nguy cơ gây độc hại cho các sinh vật tiếp xúc trực tiếp với khu vực bị rò rỉ và có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh bề mặt.
Sự cạn kiệt oxy là một cách chính mà ethanol ảnh hưởng đến sinh vật biển, vì sẽ không có đủ oxy cho sinh vật biển hấp thụ, điều này theo thời gian sẽ dẫn đến sự chết chóc của sinh vật dưới nước.
10. Cháy nổ
Tính dễ cháy là mối nguy hiểm lớn nhất đối với ethanol, giống như đối với xăng. Đặc biệt, khi nó tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mà không bị pha loãng. Nghiên cứu cho thấy etanol có phạm vi bắt cháy rộng từ (3.3 đến 19% hoặc 33,000 đến 190,000 ppm theo thể tích).
Do lo ngại về tính dễ cháy, môi trường, tính mạng và tài sản của con người có thể gặp nguy hiểm nếu xảy ra bất kỳ hình thức nổ nào.
Ngoài ra, khả năng dẫn điện của nó có thể dẫn đến điện giật và có thể gây cháy nổ khi không được nối đất và liên kết đúng cách trong quá trình vận hành chuyển tải.
Kết luận
Ethanol, một trong những nhiên liệu sinh học hứa hẹn nhất, đã thu hút sự chú ý trên toàn thế giới do cuộc khủng hoảng dầu mỏ bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước trên khắp thế giới. Tuy nhiên, để ethanol có lợi hơn cho môi trường, cần có một hệ thống được quản lý tốt bao gồm nhiều loại ethanol. Điều này là để bảo vệ và giữ gìn môi trường.
Câu hỏi thường gặp – Tác động môi trường của Ethanol
Ethanol từ ngô thiếu các thông tin xác thực về môi trường so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như ethanol xenlulô, năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Vì ethanol ngô đã được phát hiện là sử dụng nhiều carbon hơn tới 24% so với xăng và do đó được chứng minh là nhiên liệu không thân thiện với khí hậu