Bioetanool (0)

Tartu Raatuse Gümnaasium
Viljam Viljasoo
Etanooli potentsiaal biokütusena
Referaat
Tartu 2011
Sissejuhatus:
„Kõige käegakatsutavam võimalus meie autosid naftasõltuvusest tasapisi võõrutama hakata, on õpetada nad viina jooma. Isegi mitte viina vaid puhast piiritust “ ( Arko Olesk ). Juba mõnda aega on maailma eri paikades kasutatud alternatiivse biokütusena bioetanooli. Kütuseks vajalik piiritus saadakse põhiliselt maisist, erinevatest teraviljadest ja enamjaolt suhkruroost. Teisejärguliselt toodetakse bioetanooli ka orgaanilistest jäätmetest, metsatööstuse jääkidest ja heinast.
Bioetanooli näol on küll tegu igati keskkonnasõbraliku ja efektiivse kütusega, kuid siiski kasutatakse seda maailmas veel vähe. Põhjuseks on see, et bioetanooli toodetakse peamiselt inimeste toidulaua arvelt. Ladina-Ameerikas toodetakse ainult sellest suhkuroo osast bioetanooli, mis alkoholitööstuses üle jääb.(Wikipedia, 2011) Sama lugu on ka rukisega. Põhilised biokütuste tooraineid tootvad põllud on rajatud arengumaadesse ning toiduainete hinnatõus nendes riikides ei soodusta enam teravilja raiskamist autokütuse tootmiseks. Siiski ei kanna teadlased piiritust autokütusena veel maha, sest probleemile on olemas juba lahendus. Praegused biokütused- teraviljast, suhkrupeedist ja suhkruroost-on need, mida nimetatakse esimeseks põlvkonnaks. Veel mõni aasta, on teadlased ning ettevõtjad veendunud, ja paakidesse hakkab voolama eelkäija hädadest prii teise põlvkonna bioetanool, mille heaks panustatakse maailmas miljardeid kroone arendusraha.
Teine põlvkond ei tähenda, et kütus oleks ise teistsugune. Bioetanooli tootmises muutub ainult tooraine . Rukkist , mille põllumehed praegu bioetanooli tehasesse plaanivad viia, saaks tulevikus ikkagi leiba küpsetada. Alternatiiviks rukkile on põhk. Suhkruroog läheb biokütusetehasesse alles siis, kui magus mahl on välja pressitud. Lisaks tulevad toorainena kõne alla ka puidujäätmed ning uued kultuurtaimed nagu päideroog ja vitshirss.(Olesk, 2008)
Teise põlvkonna bioetanool ei ole siiski veel laialdaselt maailma kütuseturgudele jõudnud, sest olenemata mahukatest ja kulukatest arendustöödest seisab teadlastel veel mitu olulist takistust ees.
1
Probleem ja lahendused:
Teise põlvkonna bioetanool liigitub lignotselluloosist toodetud etanooli üldnimetaja alla. Kütuse tootmise protsessis osalevad tselluloos, hemitselluloos ja ligniin , mis üheskoos moodustavad taimerakkude seinad ja annavad neile püsti püsimiseks vajaliku jäikuse. Siin ongi probleem, millega teise põlvkonna biokütuseid arendavad teadlased maadlevad. Neid aineid on keeruline lõhkuda. „Need kolm komponenti on rakuseinas väga keerukal kujul. Lagundamist ei tee raskeks ainult ligniin, vaid ka see, kuidas tselluloos ja hemitselluloos süsteemis asetsevad“(Kristiina Kruus). Enne kui saab minna piirituseajamise protsessi juurde, tuleb suhkrud tselluloosist ja hemitselluloosist kätte saada.
Tselluloosi struktuur on väga sarnane tärklisega, mida on suhteliselt kerge suhkruks lagundada. Erinevus tärklise ja tselluloosi vahel peegeldub vaid ühes keemilises sidemes, mis glükoosimolekule kokku seob. Selle sideme tõttu on kogu tselluloosi struktuur teistsugune. Glükoosimolekulid moodustavad kristallilise struktuuri, mida on ensüümidel raske lagundada. (Karelson & Tõldsepp , 2007) Hemitselluloosi puhul on tegu peaaegu sama probleemiga, sest see seob omavahel tselluloosikiude, mistõttu ei taha pärmiseen hemitselluloosi hästi alkoholiks kääritada. Ligniinist ei ole aga üldse veel võimalik suhkruid praeguse tehnoloogiaga kätte saada.
Nende raskuste juures teise põlvkonna biokütus praegu seisabki. Tegelikult aga ei ole praegu teadlastel põhiprobleemiks see ,et ainete lagundamisega ei saada hakkama, vaid see, et protsess on liiga kallis. Eeltoodud ainete lagundamine läbi hüdrolüüsi ensüümide abil on küll võimalik, kuid turunduskülje pealt vaadates ei ole see veel just kuigi tulu toov. Nii ongi jõupingutused suunatud sellele, kuidas protsessi kõiki etappe saaks muuta tõhusamaks ning seeläbi ka odavamaks. Uute ja tõhusamate ensüümide otsimisega tegelevad praegu maailmas paljud suured programmid nagu näiteks Euroopa Liidu programm TIME, siis veel teiste riikide arendusprogrammid: NILE, HYPE ja DISCO. (Olesk, 2008)
Uute ja paremate ensüümide leidmiseks pöörduvad teadlased just looduse poole, sest metsa minnes näeme me alati maapinnal kõdunevaid puid. Erilise uurimise alla on võetud troopilised piirkonnad, kus ensüümid lagundavad väga kiiresti mahalangenud puid. Loodusest probleemidele lahenduste otsimine on vahest isegi efektiivsem kui laboritöö. Näiteks ensüüm nimega tsellulaas, mis suudab lagundada tselluloosi, avastati Teise maailmasõja ajal, kui Vaiksel ookeanil viibivate sõdurite puuvillased riided hakkasid salapäraselt augustuma. (Kuražin, 2010).
2
Teise põlvkonna bioetanooli tootmisprotsess:
Bioetanooli faktid:

• Lignotselluloosist toodetud bioetanooli kasutamine vähendab transpordisektori CO2-emissioone kuni 91 protsendi võrra.
  
• Lisamine bensiinile aitab kütusel täielikumalt ära põleda.
  
• Kui bensiinis on etanooli 10-15% mahuprotsendi ulatuses, ei pea mootori ehituses muudatusi tegema.
  
• Bioetanooli kasutab Brasiilias kütusena 40% sõidumasinatest.
  
• USAs on üle 1500 bioetanooli kütuse tankla
  
• Eestisse kerkib lähiaastatel 2 esimese põlvkonna bioetanooli tehast.
  

Kokkuvõte:
Teada fakt on see, et nafta muutub varem või hiljem defitsiidiks. Iga päevaga kasvab maailmas kütuste järele nõudlus. Biokütuste valdkonnas on paljud maailma suur teadusühingud põhirõhu asetanud teise põlvkonna bioetanool kütuse tootmise arendusse. Läbi aastate pikkuse põhjaliku arendus- ja uurimistöö on tehtud palju märgatavaid edusamme bioetanooli kütuse tootmiseks. Teadlased on leidnud üldlevinud etanooli tootmistoorainetele alternatiivid, mis ei mõjuta inimeste toidulauda. Välja on töötatud ka protsess, mille kaudu on võimalik teise põlvkonna bioetanoolkütust toota. Teadlaste väljakutseks on veel jäänud lahendada probleem: kuidas oleks võimalik bioetanooli toota tõhusalt ja säästlikult.
3
Kasutatud kirjandus:
1) Kuražin M. (2010). Meetod tsellulaaside protsessiivsuse määramiseks Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikool.
2) Etanool (24.03.2011) Külastatud 5.04.2011, aadressil http://et.wikipedia.org/wiki/Etanool
3) Olesk, A. (2008) Kütus põllult ja metsast , Tarkade Klubi 08/2008
4) Karelson, M. & Tõldsepp, A. (2007) Orgaaniline keemia Koolibri
5) Ritslaid, K. (2009) Biokütused, külastatud 07.04.2011, aadressil http://www.eava.ee/opiobjektid/mto/biokytus/23_bioktuste_teine_plvkond.html