سبد خرید

کاربر گرامی، فروشگاه جهت تغییرات در ساختار برنامه نویسی، موقتا قطع میباشد
0
شماره های تماس 021-77128524-77126247-77126942

    • اتانول

    • قیمت : ریال
    • این ماده که به آن الکل خوراکی نیز می گویند در حوزه های مختلفی مانند ساخت دارو، صنایع پزشکی، سوخت، حلال و… مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به روش های تولید و تفاوت های میان گرید خوراکی و صنعتی این محصول بیشتر پرداخته شده است.

    خواص و ویژگی ها
    اتانول بیش از 2000 سال است برای انسان شناخته شده است.   فرمول شیمیایی آن به صورت C­2H6O یا CH3CH2OH یا C2F5OH نمایش داده می‌شود. به طور اختصاری آن را با  EtOH نمایش می‌دهند. نام‌گذاری این ماده به صورت سیستاتیک و توسط مجمع بین‌المللی شیمی کاربردی و  محض (IUPAC) به این صورت انجام گرفته است که ترکیبی متشکل از گروه آلکیل با دو اتم کربن (پیش‌وند eth-) که یک پیوند یگانه بین آن‌ها وجو دارد (-an-)، متصل به گروه عاملی –OH (پسوند –ol) است اتانول نامیده می‌شود. ساختار شیمیایی این ماده در شکل (1) نمایش داده شده است.

    همان طور که مشاهده می‌کنید یک گروه متیل (-CH3) به یک گروه متیلن (-CH2) و یک گروه هیدروکسیل (-OH) متصل شده است. غلظت بالای اتانول در بدن انسان می‌تواند در عملکرد مغز اختلال ایجاد کند و باعث مسمومیت شود. این ماده یک داروی اعتیاد آور و روان گردان ( در واقع یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین داروهای تفریحی) است که مقادیر کافی از آن باعث مسمومیت ویژه (مستی) و سمیت عصبی می‌شود. این ماده به طور گسترده‌ای به عنوان حلال، به عنوان سوخت و به عنوان ماده اولیه سایر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

    کاربردها:
    اتانول کاربردهای متعدد و متنوعی دارد که در شکل زیر به تعدادی از آنها اشاره شده است.

    کاربرد های اتانول

    اتانول به دلیل کاربردهای فراوانی که دارد یک ماده بسیار محبوب به حساب می‌آید. امروزه این ماده در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ethanol به طور گسترده‌ای در دستمال مرطوب‌های پزشکی استفاده می‌شود و یکی از رایج‌ترین ژل‌های ضد باکتری و ضد غفونی کننده است. این ماده ارگانیسم‌ها را با از بین بردن پروتئین و چربی آن‌ها می‌کشد و در برابر بسیاری از ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها موثر است. محصول فوق در مایع آمده سازی حدودا 700 دارو از جمله استامینوفن، مکمل‌های آهن، رانیتیدین، فوروزماید، مانیتول، فنوباربیتال، تری‌متوپریم/سولفامتازول و داروهای ضد صرفه وجو دارد. از کاربردهای دیگر متانول استفاده از آن‌ها در نوشیدنی‌های الکلی است.

    استفاده به عنوان سوخت
    امروزه منابع تامین انرژی بشر عمدتا از سه منبع فسیلی، هسته‌ای و تجدیدپذیر تشکیل شده است. در دهه‌های اخیر بیشترین استفاده از منابع فسیلی بوده که شامل آسیب‌های زیست محیطی و تولید گازهای گلخانه‌ای و گرمایش بیش از پیش زمین می‌شود. علاوه براین این منابع تجدیدناپذیر هستند و در آینده‌ای نه‌چندان دور به پایان خواهند رسید. از طرفی منابع هسته‌ای دارای مزایایی هستند، اما زباله‌های سوخت هسته‌ای تا هزاران سال در طبیعت باقی می‌مانند که بسیار پرتوزا و خطرناک هستند، همچنین تاسیس نیروگاه‌های هسته‌ای پرهزینه بوده و نیز منابع اورانیوم محدود و غیرقابل بازیافت می‌باشند.

    از دیگر معایب این منبع انرژی می‌توان به هزینه دفن زباله‌ها و خطر نشت مواد رادیواکتیو در حمل و نقل آن‌ها اشاره کرد. بنابراین یافتن منبعی پایدار و اقتصادی به عنوان جایگزین ضروری خواهد بود. منابع تجدید پذیر مانند استفاده از انرژی خورشیدی، زمین گرمایی، باد و دریا، هیدروژن و زیست توده دارای پتانسیل بالا برای جایگزینی به شکار می‌ایند. یکی از این سوخت‌های جایگزین ethanol می‌باشد.

    بر اثر سوختن این ماده در هوا دی‌اکسیدکربن و آب تولید می‌شود. همچنین می‌توان آن را با بنزین مخلوط کرد و بنزول تولید کرد.

    CH3CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

    بیشترین استفاده از ترکیب فوق به عنوان سوخت موتور و افزودنی‌های سوخت است. از آن به عنوان سوخت موشک نیز استفاده می‌شود. اخیرا نیز از آن به عنوان سوخت در هواپیماهای مسابقه‌ای سبک وزن استفاده می‌شود.

    استفاده به عنوان حلال
    اتانول به شدت در آب انحلال‌پذیر است. لذا این حلال ایده‌آل برای تولید محصولات مختلفی از قبیل عطر ها، بوزداها یا دئودورانت‌ها، اسپری مو و مواد صنعتی مانند لاک و رنگ استفاده می‌شود. این ماده به عنوان حلال مورد استفاده قرار می‌گیرد تا اجزائ فعالی که در آب حل نمی‌شوند، نرم و قابل حل شوند.

    تولید مواد شیمیایی یک بازار یزرگ برای الکل است و حجم زیادی از اتانول مصنوعی با خلوص بالا در ساخت اتیل اکریلات و اتیل استات در آفریقای جنوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

    روش‌های تولید 
    محصول فوق الکل دو کربنی است که بر خلاف بیشتر الکل‌ها، عمدتا از مواد اولیه زیستی با منشا قندی و نشاسته‌ای و یا سلولزی تولید می‌گردد. تولید بیو اتانول از مواد اولیه پتروشیمیایی (اتیلن و یا گاز سنتز) نیز امکان پذیر است، امروزه درصد بسیار کمی از تولید جهانی این ماده (کمتر از 5 درصد) از مواد اولیه غیرزیستی صورت می‌پذیرد.

    البته همین درصد اندک هم با روندی کاهشی همراه است. امروزه با توجه به منابع اولیه تولید و فناوری تولید آن‌ها چهار نسل از بیواتانول قابل تعریف است. نسل اول از مواد قندی نظیر ملاس، چغندر و نیشکر یا مواد اولیه نشاسته‌ای نظیر غلات، سیب زمینی و کاساوا، که عمدتا مواد غذایی به شمار می‌آیند، است. بیواتانول تولیدی از ضایعات گیاهی و کشاورزی لیگنوسلولوزی، نسل دوم بوده که منبع فراوان و مفیدی به نظر می‌رسد. استفاده از جلبک‌ها نیز نسل سوم نامیده می‌شود. اصلاح و مهندسی مواد اولیه ومیکروارگانیسم‌های تخمیرکننده نیز نسل چهار می‌شود.

    1-4) بیواتانول نسل اول:
    تولید اتانول از منابعی همچون نیشکر، نشاسته، ذرت، ملاس، چربی حیوانی، روغن سبزیجات که منابع غذایی به شمار می‌آیند، به عنوان نسل اول سوخت زیستی شناخته می‌شوند. اما عمدتا از نیشکر، ذرت یا ملاس استفاده می‌شودو در سطح جهان، نیشکر و ذرت به ترتیب تولید کننده 21 و 60 میلیون مترمکعب اتانول هستند. استخراج قند از این منابع و مورد استفاده قرار دادن آن‌ها، به ترتیب شامل فرآیند مکانیکی پیش تیمار خرد گردن و آسیاب کردن، هیدرولیز آنزیمی و تخمیر و تولید این ماده و جداسازی آن از محصولات طی فرآیندهای تقطیر و آب‌زدایی انجام می‌گیرد. ۹۰% اتانول تولید شده در آمریکا است. در سال ۲۰۱۷، ۲۱۱ کارخانه در آمریکا به‌طور متوسط، حدود ۲۹۰،۰۰۰ مترمکعب در سال از ذرت (۹۵.۸ %) و دیگر منابع نشاسته­ای، اتانول تولید می­کرد.

     

     

    تفاوت قابل ‌توجه بین فرآیندهای با منابع اولیه مختلف نشاسته و قند، وجود یک مرحله هیدرولیز نشاسته به گلوکز برای مخمر است. چرا که اغلب میکروارگانیسم­ها قادر به جذب نشاسته پلیمری به ‌طور مستقیم نیستند. برای مثال، مخمر ساکارومایسس سرویزیه قادر به مصرف مستقیم نشاسته نبوده اما دی­ساکارید ساکارز را به کمک آنزیم می­تواند جذب کند. مخمرهای آمیلاتیک نیز وجود دارند که مستقیماً نشاسته را مصرف می­کنند، اما صرفه اقتصادی نداشته و قدرت تحمل کمتری نسبت به وجود این ماده در محیط کشت دارند.

    2-4) نسل دوم
    نسل دوم سوخت زیستی، غالباً از زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی به عنوان منبعی ارزان­ و فراوان در طبیعت مشکل می­شود.این زیست توده­ها تداخلی با مواد غذایی ندارند. زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی در شکل‌های مختلف علف، پسماند جنگل و ضایعات کشاورزی (باگاس، ضایعات محصولات دانه­دار یا موز و پوسته و ساقه­ی برنج و…) یافت می­شوند. در استفاده از هر منبع چالش­هایی بر سر مراحل مختلف تولید همچون پیش­تیمار و تخمیر، با هدف تولید ارزان و پایدار وجود دارد تولید این نسل، پتانسیل بالایی دارد. پیش‌بینی می­شود که تنها ۱۰ درصد از پسماندهای جهانی می‌تواند حدود ۵۰ درصد کل سوخت زیستی را برآورده کند.

    ویژگی های نسل دوم
    نسل دوم برخلاف نسل اول، منبع غیرخوراکی اتانول است که و محدودیت مصرف ندارد. البته منابع بسیار ضایعات کشاورزی، هنوز چالش­هایی بر سر تجاری­سازی این ایده وجود دارد. ساختار بلوره‌ای سلولز و ترکیبات ناهمگن همی­سلولز در زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی نیازمند پیش­تیمار شیمیایی یا فیزیکی بر پایه فرآیند آنزیمی بوده که هزینه فرآیند کلی را افزایش داده و به‌عنوان مانعی در توسعه­ی این نسل عمل می­کند. استفاده از این منابع کمترین ضرری برای محیط­زیست نداشته و رقابتی با تهیه مواد غذایی نیز ندارد. اما تولید در مقیاس بالاتر این نسل با موانعی روبرو است. این امر ناشی از هزینه بالا و بازده پایین تبدیل خوراک به ethanol است که عمدتاً ناشی از وجود لیگنین در ترکیبات این منابع می­باشد. مشکل دیگر نیاز به فنّاوری و امکانات پیشرفته برای کمک به فرآیند می­باشد.

    به ­طور گسترده، تبدیل منابع لیگنوسلولزی به اتانول، به دو روش بیوشیمیایی و ترموشیمیایی قابل انجام است. در روش بیوشیمیایی، با استفاده از آنزیم­ها تبدیل توده سلولی به اتانول انجام‌شده و شامل چهار مرحله: پیش­تیمار فیزیکی-شیمیایی، هیدرولیز آنزیمی پلیمرهای قندی به واحدهای سازنده، تخمیر واحدهای قندی با استفاده از میکروارگانیسم­هایی نظیر ساکارومایسس سرویزیه، زایموموناس موبیلیس یا Clostridium ljungdahlii و درنهایت تقطیر است. در بخش بعد به طور جزئی به هریک پرداخته خواهد شد. درحالی‌که، در روش ترموشیمیایی، ماده اولیه تحت گرمای بالا قرارگرفته تا گازهای کربن مونوکسید، هیدروژن و کربن‌دی‌اکسید تولید شود. در مراحل بعد، این گازها توسط کاتالیزورهای شیمیایی مانند مولیبدنیم­دی­سولفات تبدیل به اتانول می­شوند.

    3-4) نسل سوم
    نسل سوم بیواتانول بر استفاده از ارگانیسم­های دریایی مانند جلبک (به عنوان منبع توده سلولی)، متمرکز شده است. جلبک به دلیل دارا بودن محتویات چربی و کربوهیدرات بالا، کشت آسان به‌طور گسترده در محیط آبی، نیاز به محیط کمتر به ازای مصرف کربن دی‌اکسید بیشتر، گزینه­ی مناسبی به نظر می­رسد. ماکزیمم تولید توده سلولی جلبک 365 تن وزن خشک به ازای هکتار در سال است. بهترین مزیت جلبک، کم بودن مقدار لیگنین و همی­سلولز در آن در فرآیند تولید بیواتانول می­باشد.

    در حالی که استفاده از این نسل در گام­های اولیه خود باقی­مانده است. جلبک با پتانسیل بالا، به‌عنوان توده سلولی برای تولید نسل سوم بیواتانول می­تواند مستقیماً تبدیل به انرژی شود. عموماً استفاده از این مواد اولیه برای تولید بیواتانول بستگی به فاکتورهایی نظیر فنّاوری و محیط آبی برای پرورش جلبک خواهد داشت. از مزایای آن می­توان به عدم تداخل با منابع غذایی، رشد آسان، کم هزینه، محتوای چربی و کربوهیدرات بالا و منبع انرژی اشاره کرد. نام برخی از آن­ها عبارتند از Chaetocero scalcitrans، Isochrysisgal bana، Nanochloropsis sp.، Schizochytrium limacinum، Chlorella species، Scenedesmus و Botryococcus braunni که به‌عنوان مواد اولیه برای تولید سوخت به شمار می­آیند.

    4-4) نسل چهارم:
    نسل چهارم یک زمینه نوظهور در راستای تولید سوخت زیستی است. نسبت به نسل­های قبل از برخی جنبه­ها برتری دارد. در این فناوری، مواد اولیه با جذب CO2 همراه می­باشد. این امر شامل طراحی و مهندسی مواد اولیه، دستگاه­ها و سیستم­های بیولوژیکی است. هدف اصلی این نسل، تولید انرژی پایدار به همراه جذب CO2 است. در این نسل، از مواد اولیه اصلاح ژنتیکی شده، با مصرف بالای کربن دی‌اکسید استفاده شده است. تعدادی از جلبک­ها نظیر Botryococcus braunni، Schizochytrium، Chlorella وScenedesmus  موارد مناسب برای مواد اولیه هستند. میکروارگانسیم­های اصلاح ژنتیکی شده با تولید بالای سوخت زیستی، مانند Bacillus anthracis، B. subtilis، Acinetobacter calcoacetius و Arthrobacter sp نیز، به‌عنوان گزینه­های مناسب تولیدکننده­ی بیواتانول نسل چهارم می­باشند.

     





    حاصل جمع را بنویسید :
    +





    • بازدید این صفحه : ۱۰۹
      تاریخ نشر : 17 آذر 1398

    کالاهای مشابه