اتیل الکل

اتانول (همچنین با عنوان‌های اتیل الکل، الکل غلات‌، الکل نوشیدنی یا به سادگی الکل نیز خوانده می‌شود) یک ترکیب شیمیایی است‌، یک الکل ساده با فرمول شیمیایی C₂H₆O است که فرمول آن را می‌توان به صورت CH₃ − CH₂ − OH یا C₂H₅OH (یک گروه اتیل مرتبط با یک گروه هیدروکسیل)‌ نیز نوشت، و اغلب به عنوان EtOH نوشته می‌شود.

اتانول یک مایع فرار‌، قابل اشتعال و بی‌رنگ با بوی مشخصی است. اتیل الکل یک ماده روان‌گردان است و ماده اصلی فعال موجود در نوشیدنی‌های الکلی است.

اتانول به طور طبیعی از طریق تخمیر قند توسط مخمرها یا از طریق فرآیندهای پتروشیمی تولید می‌شود و معمولاً به عنوان یک ماده مخدر تفریحی مصرف می‌شود. اتانول دارای کاربردهای پزشکی به عنوان ضد عفونی‌کننده است.

این ترکیب به طور گسترده‌ای به عنوان یک حلال شیمیایی یا برای آزمایش شیمیایی علمی یا در ترکیب با سایر ترکیبات آلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتانول، ماده‌ای حیاتی است که در انواع مختلف صنایع تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتانول همچنین به عنوان یک منبع سوخت جایگزین استفاده می‌شود.

کاربرد‌های اتیل الکل:

• ضد عفونی‌کننده
• پادزهر
• حلال دارویی
• داروسازی
• تفریحی
• سوخت
• پیش‌ماده برای تولید ترکیبات
• حلال
• مایع با دمای پایین

به دلیل وجود دمای انجماد پایین (114.14 درجه سانتی‌گراد) و سمیت کم اتانول، گاهی در آزمایشگاه‌ها (با یخ خشک یا سایر مایع‌های خنک‌کننده) به عنوان یک حمام خنک‌کننده برای نگه داشتن مایع خون در دمای زیر نقطه انجماد آب استفاده می‌شود. به همین دلیل از آن به عنوان مایع فعال در دماسنج‌های الکلی نیز استفاده می‌شود.

استفاده از اتیل الکل به عنوان سوخت

اتانول (CH₃CH₂OH) مایعی شفاف و بی‌رنگ است.

اتانول بدون در نظر گرفتن اینکه از مواد اولیه نشاسته‌ای یا پایه شکر تولید شود، مانند فرم دانه ذرت، نیشکر یا از مواد اولیه سلولزی (مانند خرده چوب یا بقایای محصول) همان فرمول شیمیایی را دارد.

اتانول نسبت به بنزین دارای عدد اکتان بالاتری است و ویژگی‌های عالی را در ترکیب ایجاد می‌کند. حداقل نیاز به تعداد اکتان برای بنزین از ضربه موتور جلوگیری کرده و قابلیت رانندگی را تضمین می‌کند. بنزین با اکتان پایین با 10٪ اتانول مخلوط می‌شود تا به اکتان استاندارد 87 برسد.

اتانول در هر گالن نسبت به بنزین، به درجات مختلف بسته به درصد حجم اتانول مخلوط، انرژی کمتری دارد. اتانول دناتوره (98٪ اتانول) حدود 30٪ انرژی کمتری نسبت به بنزین در هر گالن دارد. تأثیر اتانول در مصرف سوخت به محتوای اتانول موجود در سوخت و اینکه آیا موتور برای کار با بنزین یا اتانول بهینه شده است، بستگی دارد.

اتانول همچنین به عنوان ( E85 یا سوخت انعطاف پذیر) موجود است، که می‌تواند در وسایل نقلیه قابل انعطاف با سوخت استفاده شود، طراحی شده برای کار با هر مخلوط بنزین و اتانول تا 83 درصد مخلوط دیگر، E15، برای استفاده در مدل‌های سال 2001 و خودروهای سبک جدیدتر مورد تایید است.

چندین مرحله در دسترس قرار دادن اتانول به عنوان سوخت وسیله نقلیه وجود دارد:

• مواد اولیه زیست توده تولید شده، جمع آوری و به یک مرکز تولید اتانول منتقل می‌شود.
• مواد خوراکی در تأسیسات تولیدی به اتانول تبدیل می‌شوند و سپس از طریق راه آهن یا کامیون به یک ترمینال سوخت یا کاربر نهایی منتقل می‌شوند.
• اتانول در ترمینال سوخت با بنزین مخلوط شده و E10، E15 یا E85 ساخته می‌شود و سپس توسط کامیون به ایستگاه‌های سوخت توزیع می‌شود
• E15 یا مستقیماً از یک ترمینال یا از طریق پمپ مخلوط کن از مخازن E10 و E85 در یک ایستگاه تأمین می‌شود.

تولید اتیل الکل :

اتانول 94٪ دناتوره در بطری برای مصارف خانگی فروخته می‌شود.

اتانول هم به عنوان محصول پتروشیمی از طریق هیدراتاسیون اتیلن و هم از طریق فرآیندهای بیولوژیکی با تخمیر قندها با مخمر تولید می‌شود. در دهه 1970 بیشتر اتانول صنعتی در ایالات متحده به عنوان پتروشیمی ساخته می‌شد، اما در دهه 1980 ایالات متحده یارانه‌های تولید اتانول با ذرت را معرفی کرد و امروزه تقریباً همه اتانول از آن منبع تهیه می‌شود.

اتیل الکل چگونه ساخته می‌شود؟

تولید اتانول از محصولات نشاسته‌ای یا پایه قند از جمله کارهای اولیه انسان برای فرآوری مبتنی بر کشاورزی با ارزش افزوده است.

هنری فورد و الكساندر گراهام بل از جمله اولین کسانی بودند كه تشخیص دادند قندهای فراوان موجود در گیاهان به راحتی و با قیمت ارزان به سوخت‌های الكلی قابل تمیز و قابل تجدید تبدیل می‌شوند.

در حالی که امروزه این مفهوم همان شکل قبلی است، صنعت اتانول از آن روزها مسیری طولانی را طی کرده است. امروزه، پالایشگاه‌های پیشرفته سوخت تجدیدپذیر با استفاده از پیشرفته‌ترین فن آوری‌ها، غلات، مواد زائد نوشیدنی و مواد غذایی، زیست توده سلولزی و سایر محصولات موسوم به مواد اولیه را به اتانول با بازده بالا تبدیل می‌کنند.

بیش از 90 درصد اتانول دانه تولید شده امروز از فرآیند آسیاب خشک حاصل می‌شود و باقیمانده آن از آسیاب‌های مرطوب حاصل می‌شود. تفاوت اصلی این دو در تصفیه اولیه دانه است.

تولید اتیل الکل از طریق فرآیند آسیاب خشک

در آسیاب خشک، ابتدا تمام هسته دانه به صورت “کنجاله” خرد می‌شود، سپس با آب دوغاب می‌شود تا “له” شود.

آنزیم‌ها به ماش اضافه می‌شوند تا نشاسته را به شکر تبدیل کنند. ماش پخته شده، سپس سرد شده و به دستگاه تخمیر منتقل می‌شود. مخمر اضافه شده و تبدیل قند به الکل آغاز می‌شود. پس از تخمیر، “آبجو” حاصل از “تاج” باقی مانده جدا می‌شود.

سپس اتانول تقطیر و کم آب می‌شود، سپس با حدود 2٪ دناتورانس (مانند بنزین) مخلوط می‌شود تا غیر قابل نوشیدن شود. سپس برای حمل آماده است.

سبک از طریق سانتریفیوژ ارسال می‌شود که مواد جامد را از مواد محلول جدا می‌کند. این محصولات مشترک سرانجام به دانه های مقطر و همچنین روغن تقطیر ذرت تبدیل می‌شوند.

تولید اتیل الکل از طریق فرآیند آسیاب مرطوب

در آسیاب مرطوب، ابتدا دانه را از طریق خیساندن به اجزای اصلی خود جدا می‌کند.

پس از خرد شدن، دوغاب از طریق آسیاب پردازش می‌شود تا جوانه ذرت جدا شود. باقی مانده فیبر، گلوتن و مواد نشاسته‌ای بیشتر تفکیک می‌شوند. جزء گلوتن (پروتئین) برای تولید خوراک دام فیلتر و خشک می‌شود. پس از آن می‌توان نشاسته باقیمانده را با استفاده از فرایندی مشابه فرآیند آسیاب خشک در اتانول تخمیر کرد.

تولید اتیل الکل از زیست توده سلولزی

این نمودار جریان فرآیند، مراحل اساسی تولید اتانول از زیست توده سلولزی را نشان می‌دهد.

توجه داشته باشید که گزینه‌های متنوعی برای پیش تصفیه و مراحل دیگر در این فرآیند وجود دارد و چندین فناوری دو یا هر سه مرحله هیدرولیز و تخمیر را در جعبه سایه دار ترکیب می کنند. نمودار با مجوز از آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر.

تعادل انرژی اتیل الکل

در ایالات متحده، 94٪ اتانول از نشاسته موجود در دانه ذرت تولید می‌شود. برای تبدیل هر ماده اولیه خام به اتانول، انرژی لازم است. اتانول تولید شده از ذرت تعادل مثبت انرژی را نشان می‌دهد، به این معنی که فرایند تولید سوخت اتانول به انرژی بیشتری از مقدار انرژی موجود در خود سوخت نیاز ندارد.

اتانول سلولزی تعادل انرژی اتانول را بهبود می‌بخشد زیرا مواد خوراکی یا مواد زائد، محصولات مشترک صنایع دیگر (چوب، بقایای محصولات) هستند یا محصولات اختصاصی هستند – مانند گیاهان دارویی و گیاهان مختلف – با آب و کود کم در مقایسه با ذرت.

هنگامی که از زیست توده برای تأمین انرژی در فرآیند تبدیل مواد خوراکی غیر غذایی به اتانول سلولزی استفاده می‌شود، میزان انرژی سوخت فسیلی مورد استفاده در تولید حتی بیشتر کاهش می‌یابد. یکی دیگر از مزایای اتانول سلولزی این است که منجر به کاهش سطح انتشار گازهای گلخانه‌ای در چرخه زندگی می‌شود.

تولید پایدار اتیل الکل امکان پذیر است

گسترش تولید اتانول ضمن کاهش انتشار و محافظت از منابع آب نیازمند فرایندی فراتر از اتکا فعلی ما به اتانول بر پایه مواد غذایی به اتانول ساخته شده از منابع غیر غذایی است.

فن آوری‌های جدید مهیج به این انتقال کمک می‌کنند: برخی با استفاده از بیوشیمی علف‌های با رشد سریع را به اتانول تبدیل می‌کنند، برخی زباله‌ها را به گازها (ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن به نام گاز سنتز) تبدیل می‌کنند که سپس به اتانول تبدیل می‌شوند و برخی دیگر از جلبک‌ها یا میکروارگانیسم‌های دیگر سوخت را مستقیماً از آب یا نور خورشید تهیه کنید.

سرمایه گذاری در این مسیرهای مربوط به نسل بعدی اتانول در سراسر ایالات متحده انجام می‌شود و از طریق ساخت تأسیسات تولیدی در مقیاس تجاری اشتغال ایجاد می‌کند.

نکات ایمنی استفاده از اتیل الکل:

اتانول خالص پوست و چشم را تحریک می‌کند. علائم بلع اتانول شامل حالت تهوع، استفراغ و مسمومیت است. استفاده طولانی مدت از طریق بلع می‌تواند به آسیب جدی کبدی منجر شود.

قرار گرفتن در معرض اتیل الکل

قرار گرفتن در معرض اتانول می‌تواند به صورت بخار (تنفس آن)، تماس پوست / بدن یا بلع باشد. همه این موارد جدی هستند و باید به طور مناسب مدیریت شوند تا اطمینان حاصل شود که هنگام تلاش برای مواجهه با این آسیب، خسارت بیشتری وارد نشده است:

استنشاق – اگر در معرض بخارات اتانول قرار دارید، برای دسترسی به هوای تازه به محلی با تهویه مناسب بروید. برای کمک بیشتر با پرسنل پزشکی فوریت‌های پزشکی تماس بگیرید.

تماس با پوست – اگر اتانول با پوست شما تماس پیدا کند، محل را به آرامی با آب گرم و صابون بشویید. اگر پوست هنوز تحریک شده است، برای درمان بیشتر به دنبال کمک پزشکی باشید.

تماس با چشم – اگر اتانول به چشمان شما پاشید، حداقل 15 دقیقه چشم‌ها را شستشو دهید. با پرسنل فوریت‌های پزشکی تماس بگیرید.

بلع – دراز بکشید و بلافاصله با پرسنل پزشکی فوری تماس بگیرید. فرد مصدوم را به انجام استفراغ مجبور نکنید زیرا می‌تواند آسیب بیشتری ایجاد کند. چیز دیگری ننوشید.

ذخیره امن اتیل الکل

اتیل الکل ماده‌ای خورنده است. اگر نیاز به ذخیره آن دارید، مطمئن شوید که لوله کشی و ظرف در معرض خوردگی اتیل الکل نیستند. بیشترین ظروف توصیه شده آن‌هایی هستند که هنگام ذخیره اتیل الکل از فولاد ضد زنگ ساخته شده‌اند.

مخازن باید دارای مهار ثانویه، دارای مقاومت درجه حرارت در برابر آتش و مقاوم در برابر ضربه، همان مخازن ذخیره بنزین باشند. مخازن زیرزمینی اتیل الکل را نمی‌توان در هر جایی نزدیک آب قرار داد و اولویت داشتن هر مخزن ذخیره اتیل الکل بالاتر از سطح زمین است.

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol

https://www.aafp.org/afp/2002/0901/p807.html

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1517/14740338.2011.565328?journalCode=ieds20