Biyoetanol Nedir? Biyoetanol Nasıl Üretilir?

Etanol tarımsal ürünler ile üretilmesi sonucu biyoetanol olarak adlandırılır. Otomobiller için yakıt olarak da kullanılan biyoetanol ile ilgili bilmeniz gerekenleri sizler için derledik.

Biyoetanol Nedir?

Biyoetanol, mısır, şeker pancarı, melas gibi selüloz bazlı çeşitli tarım ürünlerinden üretilen bir yakıt türüdür. Biyoetanol, tarım ürünleri ile üretildiğinden temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Bu yakıtın yanması sonucu açığa çıkan karbondioksit miktarı kömür, petrol ve doğalgaza göre oldukça düşüktür.

Biyoetanol Üretimi

Etanol, petrol veya biyokütle ile üretilebilir. Etanol, biyokütle ile üretildiği zaman biyoetanol olarak isimlendirilir. Biyoetanolle, petrol ile üretilen etanol kimyasal olarak birbirlerinin aynısıdır. BiYoetanolün genel hammaddeleri ise mısır, şeker pancarı, alg gibi biyokütle ürünleridir. Hammaddeler, fermantasyon ile çeşitli bakteriler ile sindirilir. Bu işlem sonucunda ise biyoetanol ve karbondioksit açığa çıkar.

Şeker pancarı, mısır, patates, buğday gibi çeşitli tarım ürünleri ile veya selülozik ham maddelerden çeşitli kimyasal işlemlerle biyoetanol üretimi yapılmaktadır. Biyoetanol üretim yöntemleri kullanılan ham maddeye göre farklılık göstermektedir. Biyoetanol üretimi için yaygın olarak kullanılan hammaddeler arasında selüloz içeren hammaddeler ve mısır yaygın olarak kullanılmaktadır.

Selüloz Bazlı Hammaddelerden Etanol Üretimi

Selüloz bazlı hammaddelerden biyoetanol üretimi için iki temel işlem vardır. İlk olarak selüloz içeren hammadde basit şekere dönüştürülür. İkinci işlemde ise ilk işlemde meydana gelen basit şekerler mayalarla yapılan fermantasyon sonucu alkole dönüştürülür ve damıtma kolonlarına gönderilir. Damıtma işlemi sonunda da susuz ve saf alkol üretilmiş olur.

Mısırdan Etanol Üretimi

Mısırdan alkol üretiminde ise daha farklı olarak mısırın içerdiği karbonhidratın basit şekere dönüştürülmesinde 2 temel işlem vardır.Bu işlemler yaş ve kuru öğütmedir. Yaş ve kuru öğütme sonrası çok sayıda yan ürün açığa çıkar. Oluşan yan ürünlerin başlıcaları, kuru buz yapımında da kullanılan karbondioksit gazı, hayvan yemi yapımında kullanılan küpse ve damıtma sırasında açığa çıkan ağır alkollerdir.

Şeker Pancarı ile Etanol Üretimi

Biyoetanol üretim yöntemleri arasında en yaygın olanı ise şeker pancarı ile etil alkol üretimidir. Alkol üretilirken şeker pancarı doğrudan kullanılabileceği gibi şeker üretimi sırasında açığa çıkan bir yan ürün olan melas da ham madde olarak kullanılabilir.

Yukarıdaki şemadan da görüldüğü üzere şeker pancarı önce depoda bekletilir ve daha sonra yıkanıp, doğranır. Ardında ise su bekletme işlemi ile şeker pancarının içerdiği şekerin suya geçmesi sağlanır. Bu işleme difüzyon denir. Daha sonra ise fermantasyon ile oluşan şekerli çözelti, su, karbondioksit ve alkole dönüşür. Oluşan alkol karışımı da saflaştırılmak üzere damıtma ünitesine gönderilir. Biyoyakıt olarak üretilen biyoetanolde su olmaması gerektiğinden oluşan alkol karşımı susuzlaştırılarak alkol elde edilir.

Biyoetanol ve Benzin

Alkol bazlı içeceklerin yanında etanol bir alternatif yakıt olarak içten yanmalı motorlarda kullanılır. Biyodizel gibi benzin ile belli oranlarda karıştırılabilir ve otomobillerdeki tüm mevcut benzinli motorlar %10 etanol miktarına sahip benzin-etanol karışımı ile çalışabilir.

Ancak etanol benzinden daha düşük bir enerji yoğunluğuna sahip olduğundan yani 1 litre benzinin ürettiği enerji ile aynı miktarda enerjinin üretilmesi için daha fazla etanol yakılması gerekir. Etanolün birim hacimdeki enerji miktrarı benzinden %34 oranında daha azdır. Bundan dolayı 1,5 litre etanol, 1 litre benzin ile aynı enerji üretim kapasitesine sahiptir.

Etanolün bir diğer ek avantajı ise benzine göre daha yüksek oranda oktan derecesine sahip olmasıdır. Bu özelliği, motorların daha yüksek sıkıştırma faktörüyle dizayn edilmesine olanak sağlar. Bu da etanol ile çalışabilen içten yanmalı motorların daha yüksek ısıl verimle tasarlanmasına olanak sağlar. Etanol litre başına benzine göre daha az enerji içerse de, yakıt olarak kullanıldığında daha az enerji kaybına sebep olur da etanol yakıtlı araçların daha iyi performansa sahip olduğu anlamına gelir.

Biyoetanol ve Çevre

Biyoetanol yandığı zaman ulaşımda kullanılan geleneksel yakıtlara göre çok daha az emisyona sebep olur. Bu da küresel ısınmanın sebeplerinden biri olan egzoz gazı salınımının azalmasına katkıda bulunur. Bu sebepten de biyoetanole temiz enerji kaynağı adı verilmektedir.

Biyoetanolün fermantasyonu sırasında ve yanması sonucu açığa çıkan karbondioksit tekrardan biyoetanol üretiminde gerekli olan tarımsal hammaddelerin yetiştirilmesi için kullanıldığından, bu yakıt yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak görülmektedir.

Yapılan araştırmalarda ise %5-7 arası biyoetanol karıştırılmış akaryakıtlardaki karbonmonoksit emisyonunun %15-40 arası azaldığı gözlemlenmiştir.

Kaynaklar

• Energy Education
• Erdener H. ,Erkan S. ,Eroğlu E. ,Gür N. ,Şengül E. & Baç N.(2013). “Sürdürülebilir Enerji ve Hidrojen“. Orta Doğu Teknik Üniversitesi Toplum ve Bilim Merkezi. ISBN 978-9944-344-40-1