生物燃料乙醇是一種“生長出來的綠色能源”，可以用含澱粉（玉米、小麥、薯類等）、纖維素（秸稈、林木等）或糖質（甘蔗、糖蜜等）等原料經發酵蒸餾製成，除大量套用於化工、醫療、制酒業外，還能作為能源工業的基礎原料—燃料（燃料低熱值為26900kJ/kg）。燃料乙醇是通過對乙醇進一步脫水，使其含量達99.6%以上，再加上適量變性劑而製成的。
基本介紹
- 中文名：生物燃料乙醇
- 外文名：biofuel ethanol
- 原料：澱粉、纖維素或糖質
- 優點：資源豐富、排放性能好
- 缺點：經濟性差、蒸發潛熱大
- 參與微生物：酵母菌
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原料
生產燃料乙醇的生物質原料從工藝角度來看，生物質中只要含有可發酵性糖（如葡萄糖、麥芽糖、果糖和蔗糖等）或可轉變為發酵性糖的原料（如澱粉、菊粉和纖維素等）都可以作為乙醇的生產原料。然而從實用性的角度考慮，在生產中所採用的原料可分為以下幾類：
（1）糖類原料：包括甘蔗、甜菜和甜高粱等含糖作物，以及廢糖蜜等。
（2）澱粉質原料：甘薯、木薯和馬鈴薯等薯類，和高粱、玉米、大米、穀子、大麥、小麥和燕麥等糧穀類。
（3）野生植物：包括橡子仁、葛根、蕨根、金剛石、枇杷核等。
（4）纖維素原料：包括農作物秸稈、林業加工廢棄物、甘蔗渣及城市固體廢物等。
特點
燃料乙醇具有以下優點：資源豐富；排放性能好；動力性能好；積炭減少；使用方便。使用車用乙醇汽油，在不進行發動機的改造的前提下，車的動力性能基本不變。乙醇常溫下為液體，操作容易，儲運使用方便。
燃料乙醇具有以下缺點：經濟性差；蒸發潛熱大；熱值低；易產生氣阻；腐蝕金屬；與材料的適應性差；易分層。乙醇的蒸發潛熱是汽油的2倍多，蒸發潛熱大會使乙醇燃料低溫啟動和低溫運行性能惡化，如果發動機不加裝進氣預熱系統，燃燒全醇燃料時汽車難以啟動。乙醇的沸點只有78℃，在發動機正常工作溫度下，很容易產生氣阻，使燃料供給量降低甚至中斷供油。
纖維質原料製備生物燃料乙醇
纖維素的微生物轉化可概括地分為兩類：一類是先經纖維素酶或半纖維素酶的水解產生葡萄糖、木糖等可發酵性糖，再由另外一類微生物（如酵母菌）發酵產生乙醇等物質，此為二步發酵法。二步發酵法先由微生物（多數為絲狀真菌）在纖維性材料上產生纖維素酶和半纖維素酶，然後酶解纖維素、半纖維素產生糖，再由酵母菌發酵產生乙醇（即產酶、酶解、發酵三個步驟）。這三個步驟所需要的條件各不相同（如溫度），整個過程經歷的時間較長，需要二種微生物的作用，工藝較複雜。另一類是經過一步即可將纖維性物質轉化為乙醇，其中又可分為有兩種微生物參與的同時糖化發酵和僅用一個菌株的直接發酵法兩種。利用二株菌的同時糖化發酵法與二步法相比，可消除酶解時產物對酶解作用的抑制，縮短了發酵時間，但仍需二種微生物的分別作用。直接發酵法是僅利用一種微生物產生的纖維素酶和半纖維素酶酶解，產生的糖仍由同一株菌來完成發酵的過程，此法工藝簡單，歷時短，對纖維性材料的生物法全利用有很大實際意義。
套用
生物燃料乙醇的開發套用可追溯到100年前，但由於當時石油燃料的出現及其價格低廉等原因，燃料乙醇套用的發展停滯不前，而現在成為最具有潛力和競爭力的一種石油替代能源，它既能緩解石油資源的短缺，又有利於大氣環境的改善。一方面，由於能源結構的調整和環境保護的需要，乙醇燃料作為一種可再生的能源，將發揮越來越重要的作用；另一方面，隨著內燃機技術的不斷更新，缸內直噴發動機和均質充量壓燃發動機成為研究的熱點和未來內燃機發展的方向，而乙醇作為燃料可以很好的滿足這兩種發動機運轉要求。所以，乙醇燃料在未來將有更加廣闊的發展前景。
