دانلود تحقیق اتانول

تاریخچه

اتانول برای انسان از دوران باستان شناخته شده بود، زیرا این ماده ، جزء اصلی مشروبات الکلی است. جداسازی آن بصورت اتانول نسبتا خالص احتمالا اولین بار توسط "جابر بن حیان" که صنعت تقطیر را گسترش داد، انجام شده است. البته بیشتر گمان می‌رود که اتانول خالص توسط "محمد زکریای رازی" دانشمند ایرانی تولید شده باشد.

فرایند تولید

اتانول مورد استفاده در نوشابه‌های الکلی توسط فرایند تخمیر از متابولیسم گلوکز توسط گونه مخصوصی از مخمرها در غیاب اکسیژن تولید می‌شود و در پایان فرایند تخمیر غلظت اتانول را با تقطیر بالا می‌برند. برای مخلوط اتانول با آب بالاترین نقطه آزئوتروپ جوش برای 95% الکل و 5% آب است. بنابراین جزء تقطیر شده مخلوط اتانول و آب نمی‌تواند خالصتر از 95 درصد باشد. برای تولید اتانول خالص‌تر ، مقدار کمی بنزن به آن اضافه می‌شود.

بنزن ، آزئوتروپ سه‌گانه ‌ای با آب و اتانول تشکیل می‌دهد و مخلوط دوباره تقطیر می‌شود. نتیجه این فرایند بدست آوردن اتانول بدون آب است. با این همه چند ppm بنزن در اتانول باقی می‌ماند که جذب آن در بدن از مشخصه‌های آسیب کبدی است که در افراد الکلی دیده می‌شود.

تولید اتانول صنعتی

اتانول سوخت نسبتا خوبی برای موتورهاست و در صنعت ، بصورتهای مختلفی استفاده می‌شود. اتانول مورد مصرف در صنعت را معمولا از واکنش کاتالیزوری آب با اتیلن تولید می‌کنند. این یک واکنش افزایشی است که در آن یک مولکول آب شکافته شده ، قطعات حاصل از آن به اتمهای کربن در پیوند دوگانه اضافه می‌شود. این فرایند ، تولید اتانول اقتصادی‌تر از تولید آن با مخمر است.

امروزه برای تولید تجارتی آسان آن تخمیر مواد آلی زائد مانند خرده چوب و خاک اره پیشنهاد شده است. اتانول صنعتی برای مصرف انسان ، نامناسب است، زیرا به آن ، مقادیر کمی متانول و مواد سمی دیگر اضافه می‌شود.

خواص فیزیکی

اتانول ، مایعی قابل احتراق و بی‌رنگ بوده ، یکی از انواع الکلهای موجود در نوشابه‌های الکلی است. گرانروی آن ، مانند آب است و بوی نسبتا تندی دارد. در صنعت بعنوان حلال و ماده واسطه شیمیایی برای تولید بیشتر ترکیبات آلی استفاده می‌شود. بدلیل تشکیل پیوند هیدروژنی با هر نسبتی در آب حل می‌شود. اتانول در مقایسه با ترکیبات آلی که وزن مولکولی یکسانی با آن دارند، نقطه جوش بالاتری دارد.

به عنوان مثال نقطه جوش پروپان که تقریبا وزن مولکولی برابری با اتانول دارد، 43- درجه سانتی‌گراد است، درحالی‌که نقطه جوش اتانول 78 درجه سانتی‌گراد است. دلیل این اختلاف ، وجود پیوندهای هیدروژنی مربوط به گروه OH است که نیروی جاذبه میان مولکولهای مجاور را افزایش می‌دهد. اتانول خاصیت ضعیف اسیدی و بازی از خود نشان می‌دهد که خاصیت بازی آن بدلیل جفت الکترون تنهای اکسیژن بوده و خاصیت اسیدی آن ، بخاطر پیوند هیدروژن با عنصر الکترونگاتیو اکسیژن است. اتانول با فلزات فعال ( Na و K و Mg و … ) وارد واکنش شده ، اتوکسید ایجاد می‌کند.

کاربرد

اتانول بدلیل نقطه ذوب پائین در صنعت ضدیخ‌سازی استفاده می‌شود. حلال بسیار خوبی است و در صنعت عطرسازی ، رنگسازی و … استفاده می‌شود. محلول %85 – 70 آن بعنوان محلول ضدعفونی کننده کاربرد دارد. اتانول با تغییر دادن پروتئین و حل کردن چربی ، میکرو ارگانیسمهای آنها را از بین می‌برد. البته این عمل فقط در برابر باکتریها و ویروسها و قارچها موثر است، ولی در مقابل هاگ ، باکتریها تاثیری ندارد. اتانول همچنین در صنایع مشروبات الکلی به میزان گسترده ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نکته مهم

مصرف بیش از حد مشروبات الکلی ، بدلیل وجود اتانول در ترکیب آنها باعث ایجاد عوارض بسیاری در سلامتی انسان می‌شود که عبارتند از :

عوارض حاد

تهوع ، استفراغ ، افسردگی ، تنگی نفس.

عوارض مزمن

اعتیاد به الکل (الکسیم) ، سایروز کبدی ، تاثیر در سلسله اعصاب مرکزی ، تاثیر در حافظه در بلند مدت.

اتانول ، مکمل سوخت خودروها

زمانیکه برای جهانیان و به ویژه کشورهای پیشرفته صنعتی، روشن شد که نه منابع انرژی ارزان و فراوان حاصل از سوختهای فسیلی آنقدر که تصور می‌شد دوام خواهند داشت و نه محیط‌زیست بس گرانبهای بشر که با این سرعت رو به تخریب است به شکل گذشته خود باز خواهد گشت ، مسأله ضرورت بهره‌گیری از انرژیهای تجدیدپذیر و تمیز و پاک بعنوان مسأله اصلی رو در روی تمدّن چهره نشان داد        

روشن است از این میان، با توجه به نقش اصلی صنعت حمل‌ونقل در تمدن امروز بشر بحث جایگزین کردن سوختهای فسیلی به عنوان نیروی محرک این صنعت با سوختهای حاصل از منابع تجدیدپذیر و بدون ضرر برای محیط‌زیست و سلامت انسانها در رأس هرم توجه کشورهای صنعتی و مصرف‌کنندگان عمده انرژی تجدیدناپذیر قرار گرفت و تجربه عملی دو دهه اخیر اتانول (الکل اتیلیک) را بعنوان تنها آلترناتیو عملی، اقتصادی و قابل قبول برای محیط‌زیست جهانی مطرح کرد.

متأسفانه تاکنون به دو دلیل عمده جایگزین‌سازی سوختهای فسیلی بوسیله اتانول در صنعت حمل‌ونقل جهان به کندی و تنها با گستردگی محدود صورت گرفته است.

1. فراوانی و ارزانی نسبی سوختهای فسیلی (بنزین و گازوئیل)

2. کمبود تولید و عرضه اتانول در سطح جهان در مقایسه با نیاز بازار مصرف و قیمت بیشتر اتانول در مقایسه با سوختهای فسیلی

از این رو بهره جستن از اتانول در بنزین بدون سرب مورد استفاده در ایران باید به عنوان یک راهکار اساسی مورد بررسی قرار گیرد و مسئولین اجرایی کشور در زمینه‌های برنامه‌ریزی، کشاورزی، صنایع بازرگانی و محیط‌زیست دست به دست نمایندگان مجلس شورای اسلامی این راهکار را به مرحله اجرا درآورند.

* مزایای زیست‌محیطی استفاده از اتانول بعنوان مکمل بنزین

اقدامات شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی در راستای تحقق جایگزینی اتانول بجای MTBE

اتانول چیست ؟

اتانول یا الکل اتیلیک با فرمول شیمیایی C2H5OH مایعی است زلال و بی‌رنگ با بوی تند که با هر نسبتی با آب ترکیب می‌شود. به آسانی می‌سوزد و بر اثر احتراق آن، آب و گازکربنیک حاصل می شود. با سرعت تبخیر می‌شود و هیچگونه اثر زیست‌محیطی نامطلوب از خود به جا نمی گذارد.

اتانول از تخمیر گیاهان قندی بدست می‌آید. این الکل از غلات، سیب‌زمینی، چوب، کاغذ باطله و بسیاری محصولات کشاورزی و ضایعات غذایی دیگر نیز قابل استحصال است. بطور کلی هر چیز که قند، نشاسته و سلولز داشته باشد پس از تخمیر و تقطیر قابلیت تبدیل شدن به اتانول را دارد.

تاریخچه استفاده از اتانول به عنوان سوخت

استفاده از اتانول به عنوان سوخت اتومبیل به 1880 میلادی و زمانی بازمی گردد که هنری فورد برای اولین بار اتومبیلی را طراحی کرد که فقط با اتانول کار می‌کرد. در تجربیات بعدی اتومبیلهایی ساخته شد که با مخلوط بنزین و اتانول کار می کرد و سرانجام چهار نسل پس از تجربه اولیه ، هم اکنون بنزین مخلوط با اتانول بیش از 10% مصرف سوخت اتومبیل در ایالات متحده آمریکا را به خود اختصاص داده است.

اتانول به ندرت به صورت خالص به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد و بیشتر بسته به شرایط با نسبت‌های مختلفی با بنزین مخلوط می شود. بدون انجام تغییرات مکانیکی در سیستم سوخت خودروهای بنزینی میتوان 5 تا 10% اتانول به بنزین افزود و با اینکار ضمن بالا بردن درجه اکتان، شاهد کاهش آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودروها بود. بزرگترین تولیدکنندگان اتانول در جهان کشورهای برزیل، آمریکا، کانادا، روسیه، هندوستان و چین هستند .

اتیلن گلیکول

اتیلن گلیکول مایعی بیرنگ و با بویی ملایم است که نقطه جوش آن 197 درجه سانتیگراد و نقطه انجماد آن 13- درجه سانتیگراد است. این ماده به هر نسبتی با آب مخلوط میشود و در الکل، اتر واستون نیز به صورت محلول درمی آید. مهمترین مصرف اتیلن گلیکول در تهیه الیاف مصنوعی، فیلم ونوار است. از این فراورده همچنین در تهیه ضدیخ، رزین پلی استر غیراشباع، مواد منفجره، فیبر، کاغذ،چرم، پوششهای حفاظتی، جوهر چاپ و صنایع نساجی استفاده میشود.

            اتیلن گیلکول به‌عنوان حلال رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، و مواد داروئى مورد استفاده قرار مى‌گیرد و در ساختن مواد منفجره، مواد آتش‌زنه، ابرها، مایعات هیدرولیک، تمیز‌کننده‌هاى windshiled، ضدٌ یخ‌زدگى رادیاتور، و مواد یخ‌زدا به‌کار مى‌رود. مقادیرى به کمى ۱۲۰mg یا ۱/۰ mL/kg مى‌تواند خطرناک باشد. تظاهرات شامل تهوع، استفراغ، لکنت زبان، آتاکسی، نیستاگموس، لتارژی، بوى شیرین در تنفس، کوما، تشنج، کلاپس قلبى عروقی، و مرگ مى‌باشد. هیپوکلسمى در نیمى از بیماران به‌وجود مى‌آید. اسیدوز متابولیک گپ‌آنیونی، اسمولالیته سرم بالا، و کریستالورى اگزالات مى‌تواند حاکى از تشخیص باشد. ممکن است با ایجاد اسید گلیکولیک نارسائى کلیوى حاصل شود.