Utilizarea alcoolilor - metanol si etanol drept carburant pare să fie varianta cea mai promiţătoare de înlocuire a carburanţilor proveniţi din petrol.
Metanolul şi Etanolul
Combustibilii utilizaţi actual la automobile, consideraţi drept clasici, provin din prelucrarea ţiţeiului, substanţă minerală pe cale de a se epuiza în curând datorită creşterii continue a necesarului pentru transporturi.
În pofida tuturor prognozelor care prevedeau implementarea înainte de anul 2000 a unor noi sisteme de propulsie, cum ar fi cele bazate pe pila de combustie, sau pe reacţiile nucleare de fuziune, motorul cu ardere internă a rămas şi va mai funcţiona o bună vreme pe automobil.
După cum s-ar putea desprinde din cercetările prezente, o multitudine de preocupări sunt îndreptate spre aplicarea unor noi combustibili, denumiţi neconvenţionali, care să permită funcţionarea economică şi ecologică fără a fi necesare modificări de esenţă ale motorului actual.
Avantaje:
Şanse mari de aplicare o au alcoolii metilic şi etilic, întrucât au resurse de fabricaţie nelimitată, se pot obţine prin procedee relativ simple şi au costuri reduse.
Alcoolii prezintă şi unele avantaje, dintre care se remarcă rezistenţa mare la detonaţie; în consecinţă, se poate mări sensibil raportul de comprimare la motorul cu aprindere prin scânteie, ceea ce presupune creşteri corespunzătoare ale randamentului global.
Dezavantaje:
Faţă de combustibilii clasici, alcoolii prezintă unele dezavantaje care însă pot fi combătute prin soluţii constructive privind adaptarea motorului:
Alcoolii au putere calorică mică (jumătate din cea a combustibililor clasici), pentru menţinerea puterii motorului fiind necesară dublarea debitului de combustibil; astfel, pentru a păstra aceeaşi distanţă parcursă cu un rezervor, volumul acestuia trebuie dublat, ceea ce presupune reducerea capacităţii de transport şi totodată noi măsuri de protecţie contra incendiilor.
Dacă la motorul cu aprindere prin scînteie dublarea debitului de combustibil nu induce disfuncţionalităţi, la motorul Diesel nu este recomandabilă, pentru că ar provoca arderi extrem de violente, cu consecinţe negative asupra fiabilităţii.
Dacă la motorul cu aprindere prin scînteie dublarea debitului de combustibil nu induce disfuncţionalităţi, la motorul Diesel nu este recomandabilă, pentru că ar provoca arderi extrem de violente, cu consecinţe negative asupra fiabilităţii.
Acest aspect se datoreşte unui alt dezavantaj şi anume absorbţiei masive a căldurii prin vaporizare, care este de circa 3 ori mai mare la alcooli ca la combustibilii petrolieri.
O altă consecinţă a aspectului menţionat o reprezintă pornirile deosebit de grele ale motorului cu aprindere prin scînteie la temperaturi negative ale mediului şi aproape imposibile la motorul Diesel, ceea ce impune echiparea cu sisteme de pornire speciale.
La motoarele cu carburator, ţevăria de admisie se comportă ca o maşină frigorifică, cu reduceri de temperaturi de pînă la minus 20 grade Celsius, necesitînd încălzirea ei puternică cu gaze arse.
Alte inconveniente sunt datorate calităţilor defavorabile de ungere ale alcoolilor. Se intensifică uzura pompelor de combustibil, a segmenţilor şi cilindrilor.
Alte inconveniente sunt datorate calităţilor defavorabile de ungere ale alcoolilor. Se intensifică uzura pompelor de combustibil, a segmenţilor şi cilindrilor.
Uzuri speciale se pot datora şi atacului direct al alcoolilor asupra garniturilor de etanşare, ştiut fiind că ei sunt buni solvenţi.
Alcoolii nu pot fi utilizaţi drept componenţi ai combustibililor clasici decât într-o proporţie foarte mică, sub 10 la sută, şi asta datorită miscibilităţii lor reduse cu aceste substanţe.
Alte inconveniente provin din toxicitatea alcoolului metilic. Pericolul mare derivă din faptul că prezintă proprietăţi fizice identice cu alcoolul etilic şi astfel poate fi uşor confundat cu acesta.
Utilizarea etanolului drept carburant
În timp ce metanolul se obţine din cărbuni, gaz natural sau lemn prin tehnologii avansate, etanolul se poate produce pe cale fermentativă din materii prime care se regenerează.
Utilizarea etanolului drept carburant în Europa a fost folosit încă din 1902. Utilizarea lui economică însă, în amestec cu benzina s-a realizat însă abia în 1922 în Franţa.
Lucrările de cercetare privind folosirea alcoolului carburant au condus la elaborarea unor prototipuri noi de autovehicule pentru care s-a urmărit comportarea la pornire, mers , consumul de energie, emisia de gaze de eşapament .
Căldura mare de evaporare şi presiunea de vapori scăzută reclamă la motoarele cu carburator măsuri mult mai energice pentru încălzirea amestecului decât la utilizarea benzinei pentru a obţine o distribuţie suficient de uniformă pe fiecare cilindru .
Căldura mare de evaporare şi presiunea de vapori scăzută reclamă la motoarele cu carburator măsuri mult mai energice pentru încălzirea amestecului decât la utilizarea benzinei pentru a obţine o distribuţie suficient de uniformă pe fiecare cilindru .
Condiţiile de eşapare pe bancul de probă mobil pentru motoarele acţionate cu etanol au evidenţiat că evacuarea de gaze nocive este mai redusă decât la benzină, dar este mai ridicată evacuarea de aldehidă (acetadelhidă pentru etanol), deci poluarea atmosferică este mai redusă la utilizarea motoarelor cu alcool.
Etanolul poate fi un adaos valoros la benzina. După calculele interprinderii Volkswagen un amestec benzina-etanol în proporţie de 9:1 permite un rulaj în kilometrii cu 5,7% mai mare decât cu benzină pură. De asemenea, prin utilizarea amestecurilor benzină-alcool cu peste 5% alcool , nu mai e necesară adaugarea tetraetilului de plumb. Scade de asemenea conţinutul de oxid de carbon şi monoxid de azot din gazele de eşapament.
Utilizarea pe plan internaţional
Cel mai ambitios program privind folosirea alcoolului în scopuri energetice îl are Brazilia care, sub denumirea de PROALCOOL, urmăreste a inlocui 15-21% din cantitatea de benzină cu alcool obţinut din trestie de zahar. În prezent, peste 2 milioane de vehicule circulă alimentate cu amestec de benzina şi alcool.
În SUA în 1978 s-a dat publicitatii un raport asupra alcoolului ca mijloc de a economisi petrolul, dar si de a impiedica imensa cantitate de gaze poluante emanate de acestea. În luna iunie 1979 s-a înfiintat în SUA Comisia nationala de alcool carburant, care a elaborat 12 teme legate de bilanturi energetice, producerea de metanol, utilizarea de biomasa, probleme ecologice. Ca prim obiectiv se prevedea sa se înlocuiasca produsele petroliere cu etanol în proportie de 1%. S-a apreciat ca pana în anul 2020, 50% din cantitatea de gaz metan si petrol necesar industriei alimentare forestiere si agriculturii vor trebui înlocuite cu surse proprii recuperabile.
În urma cresterii importantei obtinerii etanolului din biomasa s-a organizat în 1979, la Luisiana , prima conferinta interamericana în legatura cu tehnologiile si implicatiile economice ale obţinerii alcoolului-combustibil.
În urma cresterii importantei obtinerii etanolului din biomasa s-a organizat în 1979, la Luisiana , prima conferinta interamericana în legatura cu tehnologiile si implicatiile economice ale obţinerii alcoolului-combustibil.
În lucrarea „The Solar Energy Timetable „ autorul american Denis Hays avanseaza ideea ca în anul 2025, nescesarul de combustibil lichid al planetei va fi acoperit de alcoolul etilic obtinut prin produse vegetale(trestie de zahar, sfecla, porumb, supraproduse, etc).
În Japonia s-a elaborat programul RAPAD care urmareste realizarea de etanol, si acetona-butanol-etanol prin procedee biotehnologice, folosind ca materie prima celuloza.
În Franta, programul Carburol urmareste realizarea alcoolului etilic din sfera si a butanolului din paie.
Noua Zeelanda a efectuat studii pentru obtinerea etanolului din paie.
Concluzii:
Posibilitatile de obţinere a alcoolului sunt multiple dar dintre variantele posibile pentru etapa actuală, cea mai mare fezabilitate o prezintă materiile prime agroalimentare, inclusiv deşeurile care rezultă la prelucrarea acestora. Acesta este un lucru bun,din punct de vedere al îmbunătăţirii condiţiei de viaţă, atât din punct de vedere material cât mai ales ecologic.
Înlocuirea completă a combustibililor cu alcool, nu doar etilic, reprezintă o buna resursă financiară pentru economia acelei ţari, dar şi lungirea vieţii locuitorilor prin diminuarea poluarii.
