اتانول چیست؟
الکل اتیلیک یا اتانول، الکی ساده که با فرمول شیمیایی C2H6O یا CH3CH2OH یا C2F5OHشناخته شده است. اتیل الکل ترکیبی است با بوی خاص که قابلیت اشتعال و شعله ور شدن دارد. بیرنگ و شفاف است و تنفس اتانول باعث سرفه و سردرد میشود.
اتانول در نوشیدنیهای الکلی با درصدهای متفاوتی یافت میشود. این ماده، الکلی خوراکی است که به صورت تفریحی مورد استفاده قرار میگیرد. روانگردانی که غلظت بالای آن بر سلسله اعصاب و مغز انسان تاثیر گذاشته و آگاهی و روان فرد را تغییر میدهد همچنین در شناخت و ادراک تاثیرگذار میباشد. به آن الکل، اتیل الکل یا الکل خوراکی نیز گفته میشود.
با توجه به اینکه ethanol نقطه انجماد پایینی دارد در صنعت یخسازی مورد استفاده قرار میگیرد. به دلیل حلالیت بالای اتانول در صنایع عطرسازی و رنگسازی مورد استفاده قرار میگیرد و قابل توجه اینکه محلول اتانول با درصد 70 الی 85 درصد به عنوان ضد عفونی کننده مورد استفاده قرار میگیرد و به این شکل که پروتئین ها را تغییر داده و چربی ها را حل میکند سپس میکروارگانیسمها را از بین میبرد و این عمل فقط بر روی میکروبها و ویروسها و قارچ ها اثر میگذارد.
ethanol ( الکل اتیل ) از دیرباز برای بشریت شناخته شده و بیشتر از طریق تخمیر آب میوهها تولید میشده است. منابع بسیاری میتوانند قندها و نشاستههایی را که در طی تخمیر به ترکیبات سادهتری تجزیه میشوند، تولید کنند.
اتانول را الکل دانه نیز مینامند زیرا غالباً از غلاتی مانند ذرت، گندم و جو تهیه میشود. این ماده اولین بار از طریق جابربن حیان که توانست صنعت تقطیر را رواج دهد تفکیک شد. البته پنداشته میشود الکل خالص از سمت محمدبن ذکریای رازی تولید شده باشد.
الکل به سرعت آب را از هوا جذب می کن و به راحتی با اکثر مایعات آلی مخلوط می شود.
خواص شیمیایی اتانول
در دمای اتاق، الکل همیشه مایع است و نقطه ذوب 114/5 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 78.3 درجه سانتیگراد دارد
نقطه ذوب: 114/5- درجه سانتیگراد
نقطه جوش: 78.3 درجه سانتیگراد
وزن مخصوص: 0.8
نقطه اشتعال: 9-11 درجه سانتیگراد
کاربرد اتانول
صنعت
از آنجایی که الکل می تواند به راحتی در آب و سایر ترکیبات آلی حل شود، یک ماده تشکیل دهنده در طیف وسیعی از محصولات از جمله محصولات مراقبت شخصی و زیبایی، رنگ ها، لاک ها و سوخت است.
در محصولات مراقبت شخصی، اتانول را می توان به عنوان یک قابض و نگهدارنده استفاده کرد. به عنوان یک حلال در برخی از محصولات خانگی از جمله رنگ استفاده می شود. بیشتر بنزین در ایالات متحده حاوی الکل و به منظور افزایش عملکرد وسایل نقلیه است.
به عنوان یک افزودنی غذایی، اتانول برای توزیع یکنواخت رنگ خوراکی و افزایش طعم عصارههای غذایی استفاده می شود.
در صنعت لوازم آرایشی و محصولات زیبایی، زمانی که صحبت از لوسیونها به عنوان مواد نگهدارنده برای کمک به پوست میشود، الکل یک عنصر رایج است.
در رنگها به عنوان نگهدارنده استفاده میشود زیرا یک حلال موثر است و همچنین در محصولات پاک کننده برای جلوگیری از نفوذ ارگانیسم ها استفاده می شود.
از آن به عنوان افزودنی رنگ استفاده می شود و همچنین برای عطر و طعم بهتر استفاده می شود
در بنزین برای جلوگیری از کوبیدن موتورها و حفظ قابلیت رانندگی استفاده می شود.
پزشکی
از الکل در دستمالهای مرطوب پزشکی، ژلها و محلولهای ضد عفونی کننده دست برای از بین بردن ویروسها و باکتریها و قارچها استفاده میشود.
اتانول در برابر اسپورهای باکتریایی بیاثر است اما میتوان با استفاده از پراکسید هیدروژن (آب اکسیژنه) آن را کاهش داد. برای ضدعفونی، الکل با درصد 70 موثرتر از الکل با غلظت بالا و خالص است. زیرا اتانول برای فعالیت بهتر علیه میکروبها وابسته به آب میباشد. الکل خالص ممکن است میکروبها را غیر فعال نماید و نتواند آنها را از بین ببرد چرا که اتانول نمیتواند به غشا میکروب نفوذ کند. همچنین اتانول میتواند به عنوان پادزهر در زمان مسمویت با متانول مورد استفاده قرار گیرد.
از اتانول با غلظت بالا در حلکردن بسیاری از داروهای محلول در آب و ترکیبات مد نظر استفاده میشود. همانند شربت سرفه و سرما خوردگی و دهان شویه.که ممکن است حاوی 25% الکل باشند. باید در نظر گرفته شود افرادی که حساسیتهای تنفسی ناشی از اتانول دارند از خوردن این دارو ها اجتناب نمایند.
در بسیاری از داروها از الکل به عنوان نگهدارندههای ضد میکروبی استفاده میگردد از جمله استامینفون، رانیتیدین، فوروزماید و …
علائم و عوارض الکل (عوارض مشروب)
علائم قرار گرفتن در معرض الکل ممکن است شامل سوزش چشم، پوست و بینی، خواب آلودگی و سردرد باشد. موارد دیگر ممکن است شامل بیحالی، حالت تهوع، هیجانات ذهنی یا افسردگی، استفراغ، برافروختگی و کما باشد.
قرار گرفتن در معرض غلظتهای بالای بخارات اتانول ممکن است باعث تحریک چشمها، پوست و مجاری تنفسی، از دست دادن هماهنگی (آتاکسی)، خوابآلودگی، نارکوز (بیحالی یا بیهوشی)، اختلال در درک و عدم هماهنگی شود. همچنین می تواند باعث سرگیجه، تنفس کم عمق، بیهوشی و مرگ شود.
الکل از طریق خوردن، استنشاق یا جذب پوست مضر است.
تماس مکرر میتواند باعث خشکی پوست و در نتیجه ترکخوردن، لایه برداری و خارش پوست شود.
اتانول میتواند سیستم عصبی مرکزی، چشمها و دستگاه تنفسی فوقانی (بینی و گلو) را تحریک کند. الکل همچنین میتواند باعث تحریک، سردرد، خستگی و از دست دادن تمرکز شود.
مصرف الکل در دوران بارداری ممکن است بر جنین تأثیر بگذارد و منجر به سقط خود به خود، مشکلات رشدی یا نقص مادرزادی شود. این مشکل به “سندرم الکل جنینی” معروف است. مصرف مزمن اتانول ممکن است باعث سیروز کبدی شود و بر سیستم عصبی و غدد در انسان تأثیر بگذارد. الکل ممکن است باعث جهش (تغییرات ژنتیکی) شود.
چگونه موجودات زنده تحت تأثیر الکل قرار می گیرند؟
فرآیندهای متابولیک پس از مصرف مقدار زیادی الکل کند شده و همچنین سیستم عصبی مرکزی را تحت فشار قرار میدهد. این فرایند در نهایت منجر به کاهش هماهنگی، خواب آلودگی و غیره میشود. درست مانند اتانول زمانی که متانول به مقدار کم مصرف شود میتواند منجر به مرگ شود. هنگامی که متانول به کبد میرسد اکسیده میشود و به متانال تبدیل میشود.
متانال به سرعت با سلولهای بدن انسان واکنش نشان میدهد و باعث انعقاد پروتوپلاسم میشود. به منظور جلوگیری از استفاده نادرست از الکل در صنایع، ماده سمی مانند متانول به آن اضافه میشود که آن را برای نوشیدن نامناسب میکند. افزودن متانول به اتانول برای نامناسب ساختن آن برای آشامیدن دناتوره نامیده میشود.
تهیه اتانول
هنری فورد و الکساندرگراهام بل از جمله اولین کسانی بودند که تشخیص دادند قندهای فراوان موجود در گیاهان به راحتی و با قیمت ارزان به سوختهای الکلی قابل تمیز و قابل تجدید تبدیل میشوند. امروزه پالایشگاههای پیشرفته سوخت تجدید پذیر با استفاده از پیشرفتهترین فن آوریها، غلات ، مواد زائد نوشیدنی و مواد غذایی، زیست توده سلولزی و سایر محصولات موسوم به مواد اولیه را به اتانول با بازده بالا تبدیل میکنند.
بیش از 90 درصد اتانول دانه تولید شده از طریق فرایند فرز خشک حاصل میشود و باقی مانده آن از آسیابهای مرطوب تولید میشود و تفاوت این دو فرایند در تصفیه اولیه دانه است.
فرایند اتانول آسیاب خشک
بیشترین تهیه اتانول بر پایه نشاسته در ایالات متحده صورت میگیرد. در آسیاب خشک، ابتدا تمام هسته دانه به صورت کنجاله خرد میشود، سپس با آّب دوغاب شده، تا مادهای له شده ایجاد شود، آنزیمها به ذرت اضافه میشوند تا نشاسته را به شکر تبدیل کنند. ذرت پخته شده، سرد شده و به دستگاه تخمیر منتقل میشود. مخمر را در این مرحله اضافه میکنند و در اینجا تبدیل قند به الکل اغاز میشود.
فرایند اتانول آسیاب مرطوب
در آسیاب مرطوب، ابتدا دانه را از طریق خیساندن به اجزای اصلی خود جدا میکنند. پس از خرد شدن دوغاب از طریق آسیاب پردازش میشود تا جوانه ذرت جدا شود. باقیمانده فیبر، گلوتن و مواد ترکیب کننده نشاستهای بیشتر تفکیک میشوند، جز گلوتن که برای خوراک دام فیلتر و تفکیک میشود. پس از آن میتوان نشاسته باقیمانده را با استفاده از فرایندی مشابه فرایند آسیاب خشک ادامه داد.
تولید اتانول از زیست توده سلولزی
زیست توده سلولزی بخش ساختاری گیاهان است، از جمله قندهای پیچیدهای که نمیتوانند مستقیماً برای مواد غذایی یا بسترهای تخمیر استفاده شوند. طبق وزارت انرژی ایالات متحده (برنامه زیست توده EERE 2012) ، زیست توده سلولزی را میتوان از منابع مختلفی بدست آورد ، مانند:
باقیماندههای كشاورزی (دانه ذرت، باگاس نیشكر، تفاله چغندرقند مصرف شده و سورگوم شیرین و غیره)
بقایای جنگل (شاخههای افتاده، برگها، شاخه ها، گرد و غبار، و غیره) زبالههای جامد شهری (محصولات کاغذی و مقوایی) ضایعات صنعتی (لجن کاغذ سازی) خوراکهای کشاورزی که به عنوان محصولات انرژی زا رشد میکنند (گیاهان علفی و چوبی، از جمله گیاهان چمنزار، درختان صنوبر ترکیبی و گیاهان لوسنا و غیره)
بیو اتانول
اتانول زیستی (اتانول سوخت، حاصل از زیست توده تجدید پذیر) مزایای بسیاری نسبت به سوختهای فسیلی دارد: این ماده تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست است، که اجازه میدهد میزان انتشار گازهای گلخانهای کمتر و انتشار گاز CO2 وجود نداشته باشد. به دلیل داشتن عدد اکتان بالاتر، عملکرد موتور بهتری دارد.
فرآیند بیواتانول سلولزی از چهار مرحله تشکیل شده است: 1) پیش تصفیه، 2) هیدرولیز آنزیم 3) تخمیر و 4) تقطیر.
سوخت اتانول
منابع تامین انرژی بشر عبارتند از فسیلی، هستهای و تجدید پذیر که بیشترین استفاده از منابع فسیلی صورت میگیرد که آسیبهای زیست محیطی بسیاری به دنبال دارد و زمین را بیش از حد گرم نموده و گازهای گلخانهای تولید مینماید. آسیبهای وارده، قابل جبران نمیباشد و ضایعات مضر و سمی بجا میگذارد و مهم اینکه باید به محدود بودن سوختهای فسیلی توجه گردد.
و اما در رابطه با انرژی هستهای گفته میشود که هزینههای گزافی برای تولید انرژی صرف میشود و مقرون به صرفه نمیباشد. همچنین منابع اورانیوم محدود و غیر قابل بازیافت میباشد. و اینکه زبالههای هستهای سالیان درازی در طبیعت باقی میماند و پرتوزا و خطرناک میباشد. از معایب دیگر سوختهای هستهای هزینههای دفن زباله میباشد.
در نتیجه باید به دنبال یک منبع پایدارتر و اقتصادیتر بود که بتواند جایگزین خوبی باشد. منابعی که تجدید پذیر و مقرون بصرفه بوده و اثرات مخرب به جا نگذارد.
الکل به عنوان سوخت جایگزین
الکل به عنوان سوخت جایگزین میتواند از غلات بدست آید. در ایالات متحده آمریکا و برزیل شاهد مصرف سوخت اتانول هستیم و به همین دلیل کشاورزان بسیاری در آمریکا ذرت را به قصد تولید الکل کشت میکنند. آمریکا برای رفع نیاز خود به نفت، اتانول را سوخت جایگزین در نظر گرفته است و چون غلات قابل کشت هستند، الکل به عنوان سوخت تجدید پذیر شناخته میشود. سوخت اتانول در هوا دی اکسید کربن و آب به جا میگذارد و با مخلوط الکل و بنزین می توان بنزول تولید نمود.
CH3CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
از الکل به عنوان مادهای عمومی در مصارف روزمره استفاده میگردد و اکنون نیز به عنوان سوخت در حمل و نقل نیز استفاده میشود. بیشترین استفاده از اتانول به عنوان سوخت در برخی از موتورها و همچنین مواد افزودنی در صنعت سوخت میباشد. ایالات متحده از مخلوطهای E10 بنزین / الکل برای وسایل نقلیه معمولی موتور بنزینی و E85 برای وسایل نقلیه انعطاف پذیر استفاده میکند.
الکل و آلایندگی
سوخت اتانول باعث کاهش آلایندگی میشود. با این حال، میزان انرژی الکل تقریباً 33 درصد کمتر از بنزین است. اگر از مخلوط بنزین / اتانول E10 به جای بنزین خالص استفاده کنید، مسافت پیموده شده ممکن است 3.3٪ کاهش یابد (EIA 2012). مخلوط کردن باید بسیار دقیق انجام شود و معمولاً به صورت محلی انجام میشود.
اگر نشتی در لوله های زیرزمینی وجود داشته باشد، الکل به راحتی آب را جذب می کند. همچنین در صورت وجود مهر و موم شل شده، میتواند بخار آب را جذب کند. آب با روغن مخلوط نمیشود و جداسازی فاز اتفاق میافتد. تولید اتانول به عنوان سوخت از زیست توده سلولزی غیرقابل خوردن و کاملاً در دسترس، فرصتی مهم برای تولید پایدار سوختهای جایگزین را فراهم میکند. این امر از نظر اقتصادی و زیست محیطی بسیار سودمند خواهد بود. اگرچه پیشرفت چشمگیری در کاهش هزینههای تولید حاصل شده است، اما تجاری سازی گسترده این فناوری محقق نشده است.
الکل و اقتصاد
قبل از اینکه اتانول زیستی به یک گزینه اقتصادی برای سوخت حمل و نقل تبدیل شود، باید روشهای پیش تصفیه کارآمدتر، کاهش بیشتر هزینه آنزیم های بیولوژیکی و توسعه میکروارگانیسم های مهندسی ژنتیکی کارآمدتر وجود داشته باشد. همچنین، صنعت سوختهای زیستی به راههایی برای ترکیب فن آوریهای تولید یکپارچه و تولید محصولات جانبی با ارزش افزوده نیاز دارد.
برزیل تا حدود زیادی به عنوان سوخت موتور به اتانول وابسته است. به همین دلیل یکی از تولید کنندگان پیشرو در جهان در این زمینه میباشد. الکل تولید شده در کشور برزیل بر پایه نیشکر میباشد. از اتانول به عنوان سوخت موشک نیز بهره میبرند. از شومینه های اتانولی برای گرمایش منزل نیز استفاده میشود
غلظت الکل
غلظت اتانول بسته به مورد مصرف و کاربرد آن دارد.غلظت های رایج الکل در بازار به شرح زیر است :
اتانول 70% ،اتانول 95% ، اتانول 100%
رایجترین نوع مصرفی آن اتانول 70% میباشد که برای ضد عفونی مورد استفاده قرار میگیرد.
