این پاورپوینت به بررسی مزایای استفاده از سوخت های الکلی مانند متانول و اتانول به جای بنزین و گازوئیل و تاثیر آن ها در کاهش آلودگی می پردازد.
مقدمه:
تا کنون مهم ترین و معمول ترین سوخت جهت استفاده در سرویس های حمل و نقل، در بسیاری از کشور های دنیا بنزین و گازوئیل بوده است. اتومبیل هایی که سوخت بنزین یا گازوئیل مصرف می کنند، موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می شوند که به نوبه خود، سبب تولید اُزون در سطح جو زمین می شوند. با آن که تمهیدات مختلف جهت کاهش آلودگی اعم از برنامه های معاینه فنی خودروها یا نصب سیستم های کنترل انتشار آلاینده در اگزوز خودروها در کشور های پیشرفته به کار گرفته شده، لیکن این برنامه ها در شهر های بزرگ مسئله تولید اُزون و سایر آلاینده ها را به حد کافی کاهش نداده است.
وقتی سوخت های فسیلی با ترکیب هیدروکربور های مختلف به طور کامل می سوزد، یعنی با اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شود، تولید دی اکسید کربن و آب می کند. حال اگر عمل سوختن کامل نباشد، به جای مقداری از دی اکسید کربن (CO₂)، منو اکسید کربن (CO) تولید می شود که ماده ای بسیار سمی است. همچنین برخی از اتم های کربن موجود در ترکیبات سوخت به صورت نسوخته و ذرات جامد کربن روی هم انباشته شده، همراه هیدروکربور های نسوخته از اگزوز اتومبیل ها به صورت دوده خارج می شود. هیدروکربور های نسوخته نیز به همراه مقادیری از سوخت که پیش از ورود به موتور تبخیر شده و به هوا منتشر می شود، در مجاورت نور خورشید با ترکیبات اکسید های نیتروژن حاصل از عمل احتراق در موتور ترکیب شده و تولید اُزون می کند. اُزون اگرچه در لایه استراتوسفر مانع از عبور نور ماورای بنفش و رسیدن آن به سمت زمین می شود، لیکن در سطح زمین از مهم ترین عوامل ایجاد مه دود شیمیایی (SMOG) و تولید کننده مواد سمی مضر برای سلامتی انسان محسوب می گردد.
در این راستا، سوخت های پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی هستند که آن ها را پاک تر از بنزین با ساختار و ترکیبات فعلی در عمل احتراق می نماید. به طور کلی، این سوخت ها حین احتراق، هیدروکربور (نسوخته) کمتری تولید کرده و مواد منتشره حاصل از احتراق آن ها دارای فعالیت شیمیایی کمتر برای تشکیل اُزون و مواد سمی دیگر می باشند. استفاده از سوخت های جایگزین، همچنین شدت افزایش و انباشته شدن دی اکسید کربن که سبب گرم شدن زمین می شود را نیز کاهش می دهد.
البته در بنزین اصلاح ساختار یافته (Reformulated Gasoline)، انتشار مواد آلاینده تا ۲۵ درصد نسبت به بنزین موجود کاهش می یابد، لیکن با توجه به وابستگی آن به منابع نفت خام، به عنوان سوخت جایگزین مطرح نمی باشد.
به این ترتیب، معرفی سوخت های جایگزین و مطالعه در خصوص امکان استفاده و بهره برداری از سوخت های جایگزین، با توجه به ملاحظات فنی ـ اقتصادی و منابع گسترده موجود برخی از آن ها در ایران، همچنین به دلیل روند رو به رشد مصرف سوخت های مایع هیدروکربوری در کشور که هر ساله موجب ضرر و زیان هنگفت به بودجه عمومی و محیط زیست کشور می شود، از اهمیت قابل توجهی برخوردار شده است.
سوخت های الکلی:
استفاده از سوخت های الکلی در موتورهای احتراق داخلی به عنوان سوخت، موضوع جدیدی نیست.
در سال 1872 که OTTO موتورهای احتراق داخلی را اختراع نمود، بنزین به عنوان یک سوخت هنوز در دسترس نبود و اتیل الکل سوخت این موتور محسوب می شد. سوخت های الکلی (متانول و اتانول)، سوخت های مایع با راندمان و عدد اکتان بالا می باشند که در عین حال میزان انتشار مواد آلاینده و ترکیبات تولید کننده اُزون در گازهای حاصل از احتراق آنها در حد پایین است، لذا به عنوان سوخت های جایگزین مطرح و در مناطقی نیز مورد استفاده قرار گرفته اند.
گرچه الکل سوخت مناسب برای موتور محسوب می گردد، لیکن برای مصارف خانگی یا مصرف کننده های غیر متحرک انرژی، سوخت جایگزین مناسبی نیست. زیرا برای تولید آن باید انرژی مصرف شود و در مصارف گرمایی بهتر است این انرژی به طور مستقیم مصرف شود.
متانول:
متانول سوخت الکلی است که از گاز طبیعی و سایر منابع طبیعی نیز تولید می شود. متانول یا الکل متیلیک که در آن عامل هیدروکسیل (OH) جایگزین یک اتم هیدروژن شده است با وزن مولکولی 04/32 و چگالی 796/0 سنگین تر از بنزین و دارای عدد اکتان 107 می باشد. به لحاظ انرژی حرارتی، 7/1 گالن متانول معادل یک گالن بنزین خواهد بود. متوسط قیمت تولید متانول از گاز طبیعی در جهان مشابه بنزین است. متانول از چوب و زغال سنگ نیز قابل تولید است البته تولید آن از منابع طبیعی و تجدید شونده در مقایسه با گاز از لحاظ اقتصادی گران تر است.
M-85 ترکیب 15 درصد بنزین و 85 درصد متانول است و اولین ترکیبی است که به عنوان سوخت جایگزین مصرف شده است. این مخلوط در موتور خودروهای تولیدی مهم ترین تولیدکنندگان اتومبیل قابل استفاده بوده و در آینده اتومبیل هایی که قادر به استفاده از متانول خالص باشند نیز وجود خواهند داشت. از متانول ماده اکسیژنه MTBE برای مخلوط نمودن با بنزین جهت افزایش عدد اکتان و خوش سوزی آن به دست می آید.
روش تولید:
ابتدا از گاز طبیعی، گاز سنتز (مخلوطی از H2 و CO) تهیه و سپس گاز سنتز در راکتور کاتالیستی، به متانول و بخار آب تبدیل می شود.
عناوین و فهرست مطالب
مقدمه
سوخت های الکلی – متانول – اتانول
گاز طبیعی
گاز طبیعی فشرده (CNG)
گاز طبیعی مایع (LNG)
گاز مایع (LPG)
سوخت های سری P