燃料乙醇

燃料乙醇（英语：Ethanol fuel），也称乙醇燃料，又稱生質酒精，是一种被广泛用于运输业的生物燃料^[1]。它和酒精饮料中的乙醇是同一类型的醇类。燃料乙醇由富含糖类物质的农作物酿制产生，可作为添加剂加入汽油中制成混合燃料。燃料乙醇主要供汽车、摩托车等交通工具使用，汽油发动机无需做过多改动就可以直接使用燃料乙醇。当汽油价格较高时，燃料乙醇具有明显的成本优势。但是，大规模使用燃料乙醇导致玉米、甘蔗等农作物供不应求、价格上升。同时在生产燃料乙醇的过程中也会释放出二氧化碳或污染物，因而有损其清洁燃料的称号^[2]。

世界运输燃料乙醇生产在2000年和2007年间增长了三倍，从170亿到超过520亿公升。从2007年到2008年，乙醇在全球汽油型燃料的使用比例从3.7％上升至5.4％^[3]。在2011年的全球燃料乙醇产量达到22.36 BG^注^[4]（846亿升），其中美国是最大的生产者，拥有13.9 BG（526亿升），占全球产量的62.2％，其次是巴西5.6 BG（211亿升）^[5]。乙醇燃料具有“加仑汽油当量（英语：Gasoline gallon equivalent）”（GGE）1.5美制加侖（5.7公升），这意味着1.5加仑乙醇产生一加仑汽油的能量^[6]。

化学编辑

在乙醇發酵期間，在玉米中的葡萄糖和其它醣類（或在甘蔗或其他作物中）被轉換成乙醇和二氧化碳。

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 热

像任何發酵反應，發酵並非100％的選擇性，其他的副產物例如乙酸，乙二醇和許多其他產品在相當程度上形成，并且在乙醇的淨化過程中需要被除去。

乙醇在燃燒過程中與氧發生反應，產生二氧化碳，水和熱：

C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O + 热

生产编辑

液化编辑

植物浆液被置于蒸汽加压锅中加热至100℃的过程被称为“液化”。在此步骤中，胚乳内的淀粉颗粒被分散开来，淀粉分子也被酶破坏。此后，浆液温度将被降至80-90℃，并被加入α-淀粉酶^[7]，然后仍需要继续反应至少30分钟。

糖化编辑

在液化过程结束后，浆液将被冷却至大约30℃，并被加入葡萄糖淀粉酶以将淀粉水解为葡萄糖。这一步被称为“糖化”。糖化发生于浆液倒入发酵罐后并贯穿接下来的“发酵”这一步。

發酵编辑

通過微生物發酵的糖產生乙醇。微生物發酵將目前僅僅直接作用于糖。植物的兩個主要組成部分，澱粉和纖維素，是由糖類组成，并且在原則上还可以發酵轉換成糖。目前，只有糖（如蔗糖）和澱粉（如玉米）的部分可以符合經濟效益的轉換。在纖維素乙醇领域有很多研究活動，把植物的一個組成部分纖維素分解為糖，并隨後轉化為乙醇。

各国產量编辑

燃料乙醇年产量前十的国家/地区（2015–2021）^[5]
世界排名	国家/地区	佔世界產量%	2021	2020	2019	2018	2017	2016	2015
1	美國	55%	15,000	13,941	15,778	16,091	15,936	15,413	14,807
2	巴西	27%	7,500	8,080	8,790	8,080	6,760	6,870	7,200
3	欧洲联盟	5%	1,300	1,260	1,380	1,360	1,320	1,240	1,360
4	中國	3%	860	930	1,010	810	850	730	770
5	印度	3%	820	510	470	420	210	270	190
6	加拿大	2%	440	430	500	460	460	450	450
7	泰國	1%	390	390	430	390	380	330	310
8	阿根廷	1%	260	210	290	290	290	240	220
*	其他	3%	740	659	682	729	664	627	393
	世界总产量	100%	27,310	26,410	29,330	28,630	26,870	26,170	25,700
（百萬美制加仑/每年）