الإيثانول هو وقود مستدام يتم إنتاجه محليًا بدرجة أوكتان أعلى من الغازولينمما يسمح لها بأداء أفضل من البنزين. ومع ذلك ، تم اكتشاف بعض الآثار البيئية لإنتاج واستهلاك الإيثانول ، وسنناقشها في هذه المقالة.
الإيثانول هو وقود حيوي عضوي يمكن استخدامه ليحل محله الوقود الحفري في النقل. لديها إمكانات كبيرة للمساهمة في إزالة الكربون عن النقل وتحسين الأداء البيئي.
قد يمتد البحث الحالي في المستقبل إلى محركات SI عالية السرعة لتحسين الأداء وخصائص الاحتراق عن طريق تعاطي جزيئات النانو بالبنزين. يمكن إجراء التحليل العددي على محرك SI يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة بديل آخر لتحسين خصائص الأداء.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحسين هذه الدراسة من خلال تضمين إعادة تدوير غاز العادم للمساعدة في تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين وتعديلها لتعمل في وضع الوقود المزدوج.
الإيثانول هو وقود بديل منخفض التكلفة نسبيًا ويتميز بتلوث أقل وتوافر أكثر من البنزين غير المخلوط. ولكن في حين أن هناك العديد من المزايا لاستخدام الإيثانول كوقود ، إلا أن هناك بعض العيوب أيضًا.
جدول المحتويات
ما هو الايثانول؟
الإيثانول عبارة عن كحول حبوب يمكن مزجه بالبنزين واستخدامه في السيارات. توفر العديد من محطات البنزين وقودًا مخلوطًا ، والذي يتكون عادةً من 10 في المائة من الإيثانول و 90 في المائة من البنزين.
يمكن تخمير الإيثانول من العديد من مصادر النشا ، بما في ذلك الذرة والقمح والذرة الرفيعة والشعير والبطاطس ، ومن محاصيل السكر مثل قصب السكر والذرة الرفيعة الحلوة.
منتج ثانوي لإنتاج الإيثانول هو الحبوب المقطرة ، والتي يمكن إطعامها للماشية إما رطبة أو مجففة. نظرًا لأن حبيبات المقطرات الرطبة قابلة للتلف وثقيلة ، مما يزيد من تكاليف النقل ، فإنها تستخدم عادةً في نطاق 100 ميل من مصنع الإيثانول.
تكون حبيبات المقطرات أكثر ثباتًا وأسهل في النقل عندما يجففها منتج الإيثانول ، ولكن هذا يزيد من تكلفة الطاقة لمنتج الإيثانول. تحتفظ حبيبات التقطير بالعديد من العناصر الغذائية من الذرة ، حيث تمت إزالة النشا فقط.
كيف يتم إنتاج الإيثانول؟
يتم إنتاج الإيثانول من نباتات تعرف باسم نباتات "الطحن الجاف" ، ويتم طحن حبات الذرة إلى جزيئات صغيرة. ثم يضاف الماء إلى الذرة المطحونة مع الإنزيمات لتحويل النشا للتخمير. ينضج الخليط ، المعروف أيضًا باسم الهريس ، لكسر النشا بشكل أكبر.
يُزال الهريس من المواقد ويُترك ليبرد قبل إضافة إنزيم ثانٍ (غلوكواماليز) إلى الهريس. يساعد هذا الإنزيم في تحويل النشا السائل إلى سكريات.
تضاف الخميرة إلى الهريس ويخلق التخمير الإيثانول وثاني أكسيد الكربون. بعد حوالي يومين ، تكتمل عملية التخمير ويتم تسخين الهريس مرة أخرى.
أثناء عملية التسخين ، يتبخر الإيثانول إلى بخار يتم تجميعه ، بينما تبقى المواد الصلبة المتبقية من الذرة والخميرة.
يبرد بخار الإيثانول ويتكثف في سائل. يتم تجفيف هذا السائل لإزالة الماء الزائد من الإيثانول ، مما يجعل الإيثانول "اللامائي" مناسبًا للخلط مع البنزين.
يمكن أيضًا إنتاج الإيثانول من خلال عملية الطحن الرطب التي تفصل الذرة إلى عدة مكونات مختلفة وتوفر العديد من الخيارات للمنتجات النهائية ، بما في ذلك الإيثانول. يمكن أن تكون هذه العملية أكثر تعقيدًا وباهظة.
الإيثانول وقود جيد للاستخدام في محركات الاشتعال بالشرارة. يمكن استخدامه كمادة مضافة للديزل (وقود الديزل الحيوي). يعتبر الإيثانول أيضًا مادة وسيطة مهمة للصناعة الكيميائية.
ومع ذلك ، على الرغم من استخداماته ، هناك بعض الآثار البيئية المرتبطة بالإيثانول وعملية إنتاجه وعملية استهلاكه. فيما يلي تأثيرات الإيثانول على البيئة.
10 الآثار البيئية للإيثانوl
- تلوث الهواء
- تأخذ الكثير من الفضاء البيئي
- تأثير انساني
- التأثير على الزراعة وإنتاج الغذاء
- التأثير على التربة
- الاحتباس الحرارى
- التأثير على الماء
- الميثان (CH4) توليد
- تأثير على الحياة البحرية.
- انفجار النار
1. تلوث الهواء
يعد النقل بالشاحنات والسكك الحديدية من الطرق الرئيسية لنقل الإيثانول إلى محطات المزج ، حيث يتم خلط الإيثانول بالبنزين لتشكيل مزيج E-10 أو E-85 لاستخدام محرك المستهلك.
يؤدي استخدام الشاحنة الأغلى ثمناً والنقل بالسكك الحديدية والبارجة إلى زيادة معدل إطلاق الملوثات الغازية في الهواء ، وبالتالي تلوث الغلاف الجوي.
ومع ذلك ، في محاولة لمعالجة هذه المشكلة ، لا يتم نقل الإيثانول حاليًا عن طريق خطوط الأنابيب التي تم تصميمها واستخدامها للمنتجات القائمة على البترول ، ولكن بعد ذلك تقوم بعض الشركات باختبار شحن الإيثانول بهذه الطريقة.
قد تنتج أيضًا رائحة ضارة عن توليد الزبدات وهو مستقلب من التحلل الحيوي للإيثانول.
2. يأخذ الكثير من الفضاء البيئي
أحد التأثيرات الأساسية للإيثانول على البيئة هو أنه يتطلب مساحة من الأراضي الزراعية لتنمو فيها.
نظرًا لأنه مشتق بشكل أساسي من الذرة ، يتم استخدام الكثير من مساحة الأرض التي يمكن استخدامها لزراعة الطعام أو الماشية في زراعة منتج للوقود.
3. تأثير الإنسان
يمكن أن يسبب الابتلاع الحاد للإيثانول الصداع والغثيان والقيء والنعاس والتعب والضعف والحكم وفقدان الوعي وقلة التنسيق والغيبوبة.
يمكن أن يتسبب الاستنشاق في تهيج العين والجهاز التنفسي العلوي والتعب والصداع ، بينما يمكن أن يتسبب التلامس الجلدي في تهيج الجلد ، مع التلامس المطول الذي يؤدي إلى جفاف الجلد والتقشير والحكة والتشقق.
بالإضافة إلى استهلاك الكحول بكثرة ، قد يتسبب أحد المنتجات الثانوية للإيثانول في الإدمان ويزيد من جميع أنواع الإصابات والصدمات. العوامل البيئية والوراثية متورطة في القابلية للإدمان على الكحول.
ومع ذلك ، فإن الاستهلاك المعتدل للإيثانول يقلل من التوتر ويزيد من الشعور بالسعادة والرفاهية ، وقد يقلل من خطر الإصابة بأمراض القلب التاجية.
علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون سوء التغذية نتيجة ناتجة عن الإيثانول ويمكن أن يكون له تأثير سمي مباشر بسبب تداخله مع التمثيل الغذائي للكبد والوظائف المناعية.
لوحظ وجود تأثير سببي بين الكحول وأنواع مختلفة من السرطان. يوصى بالإقلاع عن استهلاك الكحول والتغذية المتوازنة بإجراءات علاجية غير محددة لمدمني الكحول.
أدت العلاجات الدوائية لمدمني الكحول الذين يعانون من إصابات في الكبد إلى نتائج مختلطة. في مرض الكبد في مراحله الأخيرة ، يمكن النظر في زراعة الكبد.
4. التأثير على الزراعة وإنتاج الغذاء
كما ذكر أعلاه ، فإن الوقود الحيوي القائم على الذرة وفول الصويا يتعلق بكمية الأرض التي يأخذونها من إنتاج الغذاء. إن التحدي المتمثل في زراعة محاصيل كافية لتلبية متطلبات إنتاج الإيثانول والديزل الحيوي كبير ، ويقول البعض إنه لا يمكن التغلب عليه.
هذا الجزء الكبير من الأراضي المستغلة لزراعة المحاصيل المنتجة للإيثانول قد أثر فقط إلى حد كبير على إنتاج الغذاء حيث كانت الزراعة هي الضربة الرئيسية. وقد أدى ذلك إلى نقص الإمدادات الغذائية حيث يتم استخدام الأراضي الصالحة للزراعة لزراعة المحاصيل الأخرى لمحاصيل الإيثانول.
وفقا لبعض السلطات ، تنتج ما يكفي الوقود الحيوي لتمكين تبنيها على نطاق واسع قد يعني تحويل معظم الغابات المتبقية في العالم والمساحات المفتوحة إلى أراضٍ زراعية ، وهو تضحية لن يرغب قلة من الناس في القيام بها.
5. التأثير على التربة
بشكل عام ، يعد إنتاج الذرة مصدرًا متكررًا لتلوث المغذيات والرواسب. على الرغم من الترويج للإيثانول وأنواع الوقود الحيوي الأخرى على أنها بدائل نظيفة ومنخفضة التكلفة للبنزين ، إلا أن زراعة الذرة وفول الصويا لا يزال لها تأثير ضار على البيئة ، ولكن بطريقة مختلفة.
هذا ينطبق بشكل خاص على مزارعي الذرة الصناعية. تتضمن زراعة الذرة للحصول على الإيثانول كميات كبيرة من الأسمدة الاصطناعية ومبيدات الأعشاب.
بالإضافة إلى ذلك ، خلصت الأبحاث التي تناولت الطاقة اللازمة لزراعة المحاصيل وتحويلها إلى وقود حيوي إلى أن إنتاج الإيثانول من الذرة يتطلب طاقة تزيد بنسبة 29٪ عن قدرة الإيثانول على توليدها.
6. الاحتباس الحرارى
عند مزجه بالبنزين لاستخدامه كوقود للسيارة ، يمكن أن يقدم الإيثانول بعض مزايا الانبعاثات حسب نوع السيارة ومعايرة المحرك ومستوى المزج.
كما هو الحال مع الوقود التقليدي ، يمكن أن يؤدي استخدام وتخزين مزيج الإيثانول إلى انبعاثات ملوثات منظمة ، ومواد كيميائية سامة ، وغازات الدفيئة (GHGs) ، والتي تعد السبب الرئيسي في الاحتباس الحرارى.
7. التأثير على الماء
كانت أهم التأثيرات المتعلقة بانسكابات الإيثانول على المياه السطحية. في بعض الحالات ، يؤدي تأثير المياه السطحية إلى قتل الحياة المائية بعد عدة أيام من الانسكاب نتيجة لنضوب الأكسجين.
يمكن أن يحدث التأثير على مسافة طويلة من الموقع الأصلي. أيضًا ، يمكن أن تتسرب الانسكابات من الإيثانول عبر التربة ، مما يؤدي إلى تلوث المياه الجوفية المحتمل وتصريفها إلى المياه السطحية ، والتي يمكن أن تكون عملية دورية بالإضافة إلى توليد الميثان.
8. الميثان (CH4) توليد
يؤدي التحلل اللاهوائي للإيثانول في المياه الجوفية إلى إنتاج غاز الميثان. قد يؤدي وجود غاز الميثان في التربة غير المشبعة بما يزيد عن حدود الانفجار إلى حدوث خطر انفجار.
يمكن أن ينتج غاز الميثان على مدى فترة طويلة من الزمن ويستمر في غاز التربة لفترة طويلة من الزمن. وعند تعرضه للغلاف الجوي ، يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض ، حيث من المعروف أن غاز الميثان (CH4) من غازات الدفيئة.
9. التأثير على الحياة البحرية.
تشكل انسكابات الإيثانول البحرية تهديدًا بأنها سامة للمستقبلات البيئية التي تلامس مباشرة مع الإطلاق ويمكن أن تؤثر على السطح النظام البيئي المائي.
يعد استنفاد الأكسجين من الطرق الرئيسية التي يؤثر بها الإيثانول على الحياة البحرية ، حيث لن يكون هناك ما يكفي من الأكسجين المتاح للحياة البحرية ، والذي سيؤدي بمرور الوقت إلى إبادة الحياة المائية.
10. انفجار حريق
القابلية للاشتعال هي أكبر خطر على الإيثانول ، تمامًا كما هو الحال بالنسبة للبنزين. خاصة عندما تتعرض لأشعة الشمس غير المخففة. تشير الدراسة إلى أن الإيثانول له نطاق واسع من القابلية للاشتعال (3.3 إلى 19٪ أو 33,000 إلى 190,000 جزء في المليون من حيث الحجم).
نظرًا لهذا القلق بشأن القابلية للاشتعال ، فقد تكون البيئة وأرواح البشر وخصائصهم في خطر في حالة حدوث أي شكل من أشكال الانفجار.
أيضًا ، يمكن أن تؤدي قدرتها على توصيل الكهرباء إلى حدوث صعق كهربائي وربما اشتعال النيران عند عدم تأريضها وتثبيتها بشكل صحيح أثناء عمليات التحميل.
وفي الختام
جذب الإيثانول ، وهو أحد أكثر أنواع الوقود الحيوي الواعدة ، الانتباه في جميع أنحاء العالم بسبب أزمة النفط التي تلوح في الأفق والتي بدأت منذ أكثر من عقد في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، لكي يكون الإيثانول أكثر فائدة للبيئة ، هناك حاجة لنظام منظم جيدًا يتضمن أنواعًا متعددة من الإيثانول. هذا لحماية البيئة والحفاظ عليها.
أسئلة وأجوبة - الآثار البيئية للإيثانول
لماذا يعتبر إيثانول الذرة ضار بالبيئة؟
يفتقر إيثانول الذرة إلى المؤهلات البيئية لمصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الإيثانول السليلوزي وطاقة الرياح والطاقة الشمسية. نظرًا لأنه تم اكتشاف أن إيثانول الذرة يحتوي على نسبة تصل إلى 24٪ من كثافة الكربون أكثر من البنزين ، وبالتالي ثبت أنه وقود غير صديق للبيئة
توصيات
- 8 الآثار البيئية للسياحة البيئية
. - 10 الآثار السلبية لمحطات الطاقة على البيئة
. - 10 الآثار البيئية لتعدين النحاس
. - 10 الآثار البيئية للنفايات الإلكترونية
. - 6 الآثار البيئية لهدر الغذاء
Ahamefula Ascension هو مستشار عقارات ومحلل بيانات وكاتب محتوى. وهو مؤسس مؤسسة Hope Ablaze وخريج إدارة البيئة في إحدى الكليات المرموقة في الدولة. إنه مهووس بالقراءة والبحث والكتابة.