Bio-ethanol

Bio-ethanol op basis van alcohol, ethanol of ethylalcohol, wordt verkregen door fermentatie van plantaardige materiaal, namelijk koolhydraten. Chemisch is dat de zelfde molecule als alcohol voor consumptie. Bio-ethanol is veruit het grootste fermentatieproduct. Van de 26 miljoen ton ethanol wereldwijd geproduceerd in 2002 werd 63% gebruikt als biobrandstof.

Europa heeft in 2002 slechts 1,6 miljoen ton ethanol geproduceerd. Dat is zeer weinig in vergelijking met de Verenigde Staten en Brazilië, met een ethanolproductie van respectievelijk 5,7 en 8,7 miljoen ton.

Bio-ethanol wordt geproduceerd vertrekkende van gisten die gemakkelijk fermenteerbare koolhydraten (verkregen uit suikerbieten, suikerriet of granen) in ethanol converteren.

Aanzienlijke inspanningen zijn gericht op de productie van alcohol uit moeilijkere substraten zoals agrarische residuen (bijvoorbeeld maïskaf, stro) of ander organisch afval (bijvoorbeeld oud papier). Agrarische bijproducten of afval (zoals stro, zemelen, graankaf, maïs, …) die men tot voor kort ofwel nauwelijks valoriseerde ofwel liet rotten, trekken nu steeds meer en meer de aandacht als een rijkelijk beschikbare en goedkope hernieuwbare grondstof. Schattingen van het Amerikaanse ministerie van Energie hebben aangetoond dat jaarlijks tot 500 miljoen ton van deze grondstoffen beschikbaar zijn in de Verenigde Staten. Als grote hoeveelheden van deze grondstoffen beschikbaar zijn tegen lage prijzen, dan zou dit een aanzienlijke stimulans betekenen voor het aanwenden van bio-ethanol als biobrandstof.

Vanwege hun complexe samenstelling, zijn die substraten niet gemakkelijk om te zetten in vrije suikers. Langs de ene kant is er de genetische modificatie. Een aantal micro-organismen zijn gewijzigd, zodat ze complexere substraten zoals cellulosehoudende of ligno cellulose afval in alcohol kunnen converteren. Deze "superbugs" worden vervolgens gebruikt om meer complexe substraten zoals bagasse, stro en papierafval te converteren in alcohol. Aan de andere kant is er veel aandacht besteed aan het biotechnologisch onderzoek naar het goedkoop produceren en het verbeteren van de vereiste cellulase enzymen. Deze "supercellulases" moeten cellulose hydrolyseren tot glucose dat gemakkelijk kan worden vergist.

Naast bio-ethanol en een aantal co-producten worden tijdens de productie vinasses of eiwit fracties geproduceerd die worden gebruikt als veevoeder of als meststof. De gelijktijdige productie van CO2 is zeer belangrijk, omdat er tijdens de fermentatie evenveel productie van CO2 is als van alcohol. Deze vorm van CO2 is zeer zuiver en is vaak teruggewonnen voor gebruik in de chemische industrie of voor de productie van frisdranken.

Bio-ethanol wordt ook gebruikt in de chemische, cosmetische en farmaceutische industrie en een klein deel wordt gebruikt voor menselijke consumptie. Alcohol voor consumptie is op een bepaalde manier ook een biobrandstof. Het biedt ons lichaam ook energie (6,5 kcal/g).

Voor gebruik in motorbrandstoffen, moet de alcohol ontwaterd worden, meestal met de hulp van regenereerbare absorptie-agentia. Het ontwaterde alcohol (bio-ethanol) kan worden gebruikt in motorbrandstoffen, meestal in mengsels met een normale benzinemotor. Bio-ethanol kan direct worden toegevoegd aan benzine, een procédé dat meestal gebruikt wordt in Brazilië. Een in Europa en in de verenigde Staten meer gebruikt procédé is de de bio-ethanol te laten reageren met de petrochemische isobutyleen, en vervolgens de verkregen Ethyl Tertiair Butyl Ether (ETBE) bij normale benzine te voegen. In vergelijking met de Verenigde Staten voegt Europa ETBE in lage percentages Een normale mix in de Verenigde Staten is E15 en bevat 15% alcohol.

Het gebruik van bio-ethanol vereist geen aanpassing van het voertuig tot een toevoeging percentage van 15%. De toevoeging van bio-ethanol of ETBE verhoogt de zuurstofwaarde van de brandstof, speelt een rol als een octaanversterker en leidt tot een betere verbranding van het brandstofmengsel. In vergelijking met een normale brandstof leidt een brandstof met 10 tot 15 volume% ETBE tot een vermindering van 20 tot 25% van de koolmonoxide-uitstoot, een reductie van 10 tot 15% van vluchtige koolwaterstoffen, 30% minder roet, 20 tot 30% minder benzeen en een sterke vermindering van de ozonstoffen (in functie van de weersomstandigheden). Het is ook opmerkelijk dat ETBE fungeert als een substituut voor lood in brandstof, zodat sterke ecologische vooruitgang is verkregen door het gebruik van bio-ethanol in de brandstofmengsels.

Meer informatie over bio-ethanolproductie via de Renewable Fuels Association.
Meer informatie over biobrandstoffen in Europe via het Biofuels Technology Platform.