Etanol
Antecedentes
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| Etanol | |
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Etanol | |
Otros nombres Alcohol etílico; alcohol de grano; hidroxietano; bebiendo alcohol | |
| Identificadores | |
| CAS | 64-17-5 |
| Número RTECS | KQ6300000 |
| Imágenes-Jmol 3D | Image 1 |
SONRISAS
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| Propiedades | |
| Fórmula molecular | C 2 H 5 OH |
| Masa molar | 46.06844 (232) g / mol |
| Apariencia | líquido transparente incoloro |
| Densidad | 0,789 g / cm³, líquidos |
| Punto de fusion | -114,3 ° C (158,8 K) |
| Punto de ebullicion | 78.4 ° C (351.6 K) |
| Solubilidad en agua | Completamente miscible |
| Acidez (p K a) | 15.9 (H + del grupo OH) |
| Viscosidad | 1.200 mPa · s ( cP) a 20,0 ° C |
| Momento bipolar | 5.64 fC · fm (1,69 D) (gas) |
| Peligros | |
| MSDS | MSDS externa |
| Clasificación de la UE | Inflamable (F) |
| Frases R | R11 |
| Frases S | (S2), S7, S16 |
| NFPA 704 |  3 |
| Punto de inflamabilidad | 286,15 K (13 ° C o 55.4 ° F) |
| Compuestos relacionados | |
| Página de datos complementaria | |
| Estructura y propiedades | n, ε r, etc. |
| Termodinámica datos | Comportamiento de fase Sólido, líquido, gas |
| Los datos espectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Excepto cuando se indique lo contrario, los datos se den materiales en su condiciones normales (25 ° C, 100 kPa) | |
| Exenciones y referencias | |
El etanol, también conocido como alcohol etílico, el consumo de alcohol o alcohol de grano, es un inflamable, incoloro compuesto químico , y es mejor conocido como el alcohol que se encuentra en los termómetros y bebidas alcohólicas. En el uso común, se hace referencia a menudo simplemente como alcohol. Es un alcohol de cadena lineal y su fórmula molecular es representado diversamente como EtOH, CH 3 CH 2 OH, C 2 H 5 OH o como su empírica fórmula C 2 H 6 O (que comparte con dimetil éter).
Después de que el uso del fuego, la fermentación de azúcar en etanol es quizás el más antiguo reacción orgánica conocida por la humanidad, y los efectos intoxicantes del consumo de etanol han sido conocidos desde la antigüedad. En los tiempos modernos etanol destinado al uso industrial también se ha producido a partir de subproductos de la refinación de petróleo.
El etanol tiene un uso extendido como un disolvente para las sustancias destinadas a contacto o consumo humano, incluidos los olores, aromas, colorantes y medicinas. En química es tanto un disolvente esencial y una materia prima para la síntesis de otros productos. El etanol tiene una larga historia como combustible, incluso como combustible para motores de combustión interna.
Historia
El etanol se ha utilizado por los seres humanos desde la prehistoria como el ingrediente intoxicante en bebidas alcohólicas. Los residuos secos en 9000 años de edad, la cerámica que se encuentran en China, implican el uso de bebidas alcohólicas, incluso entre Pueblos neolíticos. Su aislamiento como un compuesto relativamente puro se logró por primera Químicos musulmanes que desarrollaron el arte de la destilación durante el abasí califato, el más notable de los cuales eran Jabir Ibn Hayyan (Geber), Al-Kindi (Alkindus) y al-Razi (Rhazes). Los escritos atribuidos a Jabir Ibn Hayyan (721-815) mencionan los vapores inflamables de vino hervido. Al-Kindi (801-873) describe de forma inequívoca la destilación del vino. Etanol absoluto se obtuvo en 1796 por Johann Tobias Lowitz, mediante el filtrado de etanol destilado a través carbón vegetal.
Antoine Lavoisier describe etanol como un compuesto de carbono, hidrógeno, y oxígeno, y, en 1808, Nicolas-Théodore de Saussure determinada fórmula química del etanol. Cincuenta años más tarde Archibald Scott Couper publicó una fórmula estructural para el etanol, que coloca etanol entre el primero de los compuestos químicos para tener sus estructuras químicas determinadas.
El etanol se prepara primero sintéticamente en 1826, gracias a los esfuerzos independientes de Henry Hennel en Gran Bretaña y SG Sérullas en Francia . Michael Faraday preparado por el etanol hidratación de ácido-catalizada de etileno en 1828, en un proceso similar a la utilizada para la síntesis de etanol industrial de hoy.
El etanol se desempeñó como combustible para lámparas en los Estados Unidos ya en 1840, a pesar de los impuestos recaudados durante la Guerra Civil en alcohol industrial prestan la práctica antieconómica. El impuesto no fue derogada hasta 1906, y desde 1908 Ford Modelo T, coches podrían ser adaptados para funcionar con etanol. Con el advenimiento de Prohibición en 1920, sin embargo, los vendedores de combustible de etanol se le acusa de ser aliados de destiladores ilegales, y el combustible de etanol, una vez más desapareció de la vista del público. El reciente aumento de los precios del petróleo ha estimulado un interés renovado.
El apoyo político también ha aumentado recientemente para más productos de etanol basado. Durante el período 2007-2008, el combustible a base de etanol ganó popularidad con muchos funcionarios electos, independientemente de su afiliación política.
Propiedades físicas
Las propiedades de etanol se derivan principalmente de la presencia de su grupo hidroxilo y la brevedad de su cadena de carbono. Grupo hidroxilo de etanol es capaz de participar en enlaces de hidrógeno, haciéndolo más viscoso y menos volátiles que los compuestos orgánicos menos polares de peso molecular similar. El etanol, como la mayoría de alcoholes de cadena corta, es inflamable, incoloro, tiene un olor fuerte, y es volátil.
El etanol es un poco más de refracción que el agua con una índice de refracción de 1,36242 (en λ = 589,3 nm y 18,35 ° C).
El etanol es un disolvente versátil, miscible en todas las proporciones con agua y muchos disolventes orgánicos, incluyendo ácido acético , acetona , benceno , tetracloruro de carbono , cloroformo, éter dietílico, etilenglicol, glicerol, nitrometano, piridina y tolueno . También es miscible con hidrocarburos alifáticos ligeros tales como pentano y hexano, así como cloruros alifáticos tales como tricloroetano y tetracloroetileno. Miscibilidad de etanol con agua está en contraste con alcoholes de cadena más largas (cinco o más carbonos), cuya solubilidad en agua disminuye rápidamente a medida que el número de carbonos aumenta.
El enlace de hidrógeno provoca etanol puro para ser higroscópico en la medida en que absorbe fácilmente el agua del aire. La naturaleza polar del grupo hidroxilo causa de etanol para disolver muchos compuestos iónicos, en particular de sodio y hidróxidos de potasio, cloruro de magnesio, cloruro de calcio , de cloruro de amonio, bromuro de amonio, y bromuro de sodio. de sodio y cloruros de potasio son ligeramente soluble en etanol. Debido a que la molécula de etanol también tiene un extremo no polar, también disuelve las sustancias no polares, incluyendo la mayoría de aceites esenciales , así como numerosos aromatizantes, colorantes, y agentes medicinales.
Varios fenómenos inusuales se asocian con mezclas de etanol y agua. Mezclas de etanol-agua tienen menos volumen que sus componentes individuales. Una mezcla de volúmenes iguales de etanol y agua tiene sólo 95,6% del volumen de partes de etanol y agua igual, sin mezclar (a 15,56 ° C). La adición de incluso un pequeño porcentaje de etanol al agua fuertemente reduce la tensión superficial del agua. Esta propiedad explica en parte la lágrimas de fenómeno vino. Cuando el vino se agita en un vaso, el etanol se evapora rápidamente de la película delgada de vino en la pared del vaso. Como disminuye su contenido de etanol, aumenta su tensión superficial y las perlas de película delgada y corre por el cristal en los canales en lugar de como una hoja lisa.
El etanol y mezclas con agua mayor que el etanol alrededor del 50% son inflamable y fácilmente encendido. Este principio se utilizó para la el grado de alcohol, que inicialmente consistía en la adición de la pólvora a un licor dado: si la mezcla se inflama, se considera que es "100 prueba". Soluciones de etanol-agua por debajo de 50% de etanol por volumen también pueden ser inflamables si la solución se vaporiza por calentamiento (como en algunos métodos de cocción que requieren de vino que se añade a una sartén caliente, haciendo que se flash de ebullición en un vapor, que es luego encendido a "quemar" el exceso de alcohol).
Química
El etanol se clasifica como un alcohol primario, lo que significa que el carbono al que está unido el grupo hidroxilo tiene al menos dos átomos de hidrógeno unidos a él también.
La química de etanol es en gran medida al de su grupo hidroxilo.
La química ácido-base
Hidroxilo de protones de etanol es muy débilmente ácido, aún más débil que el agua. La pH de etanol 100% es 7,33, en comparación con 7,00 para el agua pura. El etanol se puede convertir cuantitativamente a su base conjugada, el etóxido de iones (CH 3 CH 2 O -), por reacción con un metal alcalino tal como sodio :
La halogenación
El etanol reacciona con haluros de hidrógeno para producir haluros de etilo como cloruro de etilo y bromuro de etilo:
Reacción HCl requiere un catalizador tal como cloruro de zinc . El cloruro de hidrógeno en presencia de su respectivo cloruro de zinc se conoce como Reactivo Lucas.
- CH 3 CH 2 OH + HBr → CH 3 CH 2 Br + H 2 O
HBr requiere reflujo con un ácido sulfúrico catalizador.
Haluros de etilo también se pueden producir mediante la reacción de etanol con más especializada agentes de halogenación, tales como cloruro de tionilo para preparar el cloruro de etilo, o tribromuro de fósforo para la preparación de bromuro de etilo.
Formación de éster
En condiciones catalizadas por ácido, etanol reacciona con ácidos carboxílicos para producir acetato de ésteres y agua:
Para esta reacción para producir rendimientos útiles es necesario para eliminar el agua de la mezcla de reacción a medida que se forma.
El etanol también puede formar ésteres con ácidos inorgánicos. Sulfato de dietilo y fosfato de trietilo, preparado mediante la reacción de etanol con sulfúrico y ácido fosfórico , respectivamente, son agentes útiles en etilación síntesis orgánica. Nitrito de etilo, preparado a partir de la reacción de etanol con nitrito de sodio y ácido sulfúrico , se utilizaba antiguamente ampliamente un diurético.
Deshidratación
Desecantes ácido fuerte, tal como ácido sulfúrico, deshidratación causa de etanol para formar ya sea dietil éter o etileno :
- 2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H 2 O
- CH 3 CH 2 OH → H 2 C = CH2 + H2O
Qué producto, dietil éter o etileno, predomina depende de las condiciones de reacción precisas.
Oxidación
El etanol puede estar oxidado a acetaldehído, y más oxidado a ácido acético . En el cuerpo humano, estas reacciones de oxidación son catalizadas por enzimas. En el laboratorio, las soluciones acuosas de agentes oxidantes fuertes, como ácido crómico o permanganato de potasio , oxidan el etanol a ácido acético, y es difícil de detener la reacción a acetaldehído con un alto rendimiento. El etanol puede estar oxidado a acetaldehído, sin más de la oxidación a ácido acético, haciéndolo reaccionar con piridinio cloruro crómico.
El producto de oxidación de etanol, ácido acético, se gasta como nutrientes por el cuerpo humano como acetil CoA, en el que el grupo acetilo puede ser gastado en forma de energía o se utiliza para la biosíntesis.
Cloración
Cuando se expone al cloro , el etanol se oxida tanto y su carbono alfa con cloro para formar el compuesto, cloral.
- 4Cl 2 + C 2 H 5 OH → CCl3 CHO + 5HCl
Combustión
La combustión de etanol se forma dióxido de carbono y agua :
- C 2 H 5 OH (g) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) (? H r = -1.409 kJ / mol)
Producción
El etanol se produce tanto como petroquímica, a través de la hidratación de etileno , y biológicamente, por la fermentación de azúcares con levadura . ¿Qué proceso es más económico depende de los precios vigentes del petróleo y de las existencias de cereales forrajeros.
Hidratación de etileno
El etanol para su uso como materia prima industrial está más a menudo de materiales de alimentación petroquímica, típicamente por el ácido - catalizada hidratación de etileno , representado por la ecuación química
El catalizador es más comúnmente ácido fosfórico , adsorbido sobre un soporte poroso, tal como tierra de diatomeas o carbón vegetal. Este catalizador se utilizó por primera vez para la producción de etanol a gran escala por el Shell Oil Company en 1947. La reacción se lleva a cabo en un exceso de vapor de alta presión a 300 ° C.
En un proceso mayor, primero practicado en la escala industrial en 1930 por Union Carbide, pero ahora casi completamente obsoleta, etileno se hidrató indirectamente por reacción del mismo con concentrado de ácido sulfúrico para producir sulfato de etilo, que era entonces hidrolizado para producir etanol y regenerar el ácido sulfúrico:
Fermentación
El etanol para su uso en bebidas alcohólicas, y la gran mayoría de etanol para su uso como combustible, se produce por la fermentación. Cuando ciertas especies de levadura , lo más importante, Saccharomyces cerevisiae, metabolizar azúcar en ausencia de oxígeno , producen etanol y dióxido de carbono . La ecuación química siguiente resume la conversión:
- C 6 H 12 O 6 → 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2
El proceso de cultivo de levadura en condiciones para producir alcohol se llama fermentación. La toxicidad del etanol a la levadura limita la concentración de etanol obtenible por elaboración de la cerveza. Las cepas más tolerantes a etanol de la levadura pueden sobrevivir hasta aproximadamente el 15% de etanol en volumen.
El proceso de fermentación debe excluir el oxígeno. Si el oxígeno está presente, la levadura se someten la respiración aeróbica que produce dióxido de carbono y agua en lugar de etanol.
Con el fin de producir etanol a partir de materiales de almidón, como los cereales , el almidón primero se debe convertir en azúcares. En elaboración de la cerveza de la cerveza , esto tradicionalmente se ha logrado permitiendo que el grano germine, o malta, que produce el enzima, amilasa. Cuando el grano malteado es puré, la amilasa convierte los almidones en azúcares restantes. Para el etanol combustible, la hidrólisis del almidón en glucosa puede llevarse a cabo más rápidamente por tratamiento con ácido sulfúrico diluido, por hongos amilasa producida, o alguna combinación de los dos.
El etanol celulósico
Azúcares para la fermentación del etanol se puede obtener de celulosa. Hasta hace poco, sin embargo, el coste de la enzimas celulasas capaces de hidrolizar la celulosa ha sido prohibitivo. El canadiense firma Iogen trajo la primera planta de etanol a partir de celulosa en funcionamiento en 2004. Su principal consumidor ha sido hasta ahora el gobierno canadiense, que, junto con el Departamento de Energía de los Estados, ha invertido fuertemente en la comercialización de etanol celulósico. El despliegue de esta tecnología podría convertir un número de subproductos agrícolas que contienen celulosa, tales como mazorcas de maíz, paja, y aserrín, en recursos energéticos renovables. Otras empresas de enzimas están desarrollando hongos ingeniería genética que producen grandes volúmenes de enzimas celulasa, xilanasa y hemicelulasa. Estos serían convertir residuos agrícolas, como el rastrojo de maíz, paja de trigo y bagazo de caña de azúcar y cultivos energéticos como switchgrass en azúcares fermentables.
Materiales de celulosa que soportan típicamente también contienen otros polisacáridos, incluyendo hemicelulosa. Cuando hidrolizado, hemicelulosa se descompone en su mayoría azúcares de cinco carbonos, tales como xilosa. S. cerevisiae, la levadura más comúnmente utilizado para la producción de etanol, no puede metabolizar xilosa. Otras levaduras y bacterias están bajo investigación para fermentar xilosa y otra pentosas en etanol.
En 14 de enero de 2008 , General Motors anunció una asociación con Coskata, Inc. El objetivo es producir etanol celulósico a bajo precio, con un objetivo final de 1 dólar por galón de combustible. La asociación tiene previsto comenzar a producir el combustible en grandes cantidades a finales de 2008. Para el año 2011 una planta a escala real vendrá en línea, capaz de producir 50 y 100 millones de galones de etanol al año.
Tecnologías potenciales
La bacteria anaerobia Ljungdahlii Clostridium, recientemente descubiertos en los desechos de pollos comerciales, pueden producir etanol a partir de fuentes de emisión de carbono individual con gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono y de hidrógeno que puede ser generado a partir de la parcial la combustión de cualquiera de los combustibles fósiles o la biomasa. El uso de estas bacterias para producir etanol a partir de gas de síntesis ha avanzado a la etapa de planta piloto en la instalación de energía en BRI Fayetteville, Arkansas.
Otra tecnología prospectivo es la planta de etanol de bucle cerrado. El etanol producido a partir de maíz tiene un número de críticos que sugieren que es principalmente sólo recicla combustibles fósiles debido a la energía necesaria para hacer crecer el grano y convertirlo en etanol. También está la cuestión de la competencia con el uso de maíz para la producción de alimentos. Sin embargo, la planta de etanol de circuito cerrado intenta abordar esta crítica. En una planta de bucle cerrado, la energía para la destilación proviene de estiércol fermentado, producido a partir de ganado bovino que han sido alimentados los subproductos de la destilación. El estiércol sobrante se utiliza para fertilizar la tierra utilizada para cultivar el grano. Se espera que un proceso de este tipo para tener un requisito mucho menor de combustibles fósiles.
Aunque en una primera etapa de la investigación, hay algo de desarrollo de métodos alternativos de producción que utilizan materiales de alimentación tales como los residuos municipales o productos reciclados, cáscaras de arroz, bagazo de caña de azúcar, árboles de pequeño diámetro, astillas de madera, y el pasto varilla.
Pruebas
Cervecerías y plantas de biocombustibles emplean dos métodos para medir la concentración de etanol. Sensores de etanol infrarrojos miden la frecuencia vibratoria de etanol disuelto utilizando la banda de CH a 2900 cm -1. Este método utiliza un sensor de estado sólido relativamente barato que compara la banda CH con una banda de referencia para calcular el contenido de etanol. El cálculo hace uso de la Ley de Beer-Lambert. Alternativamente, mediante la medición de la densidad del material de partida y la densidad del producto, utilizando una hidrómetro, el cambio en la gravedad específica durante la fermentación indica el contenido de alcohol. Este método barato e indirecta tiene una larga historia en la industria de fabricación de la cerveza.
Purificación
Hidratación de etileno o de elaboración de la cerveza produce una mezcla de etanol-agua. Para la mayoría de usos industriales y de combustible, el etanol debe ser purificada. La destilación fraccionada puede concentrarse etanol al 95,6% en peso (89,5% en moles). Esta mezcla es una azeótropo con un punto de ebullición de 78,1 ° C, y no puede ser purificada adicionalmente por destilación.
En un método industrial común para obtener alcohol absoluto, una pequeña cantidad de benceno se añade a luego se destila alcohol rectificado y la mezcla. Alcohol absoluto se obtiene en la tercera fracción, que destila a 78,3 ° C (351,4 K ). Debido a que una pequeña cantidad de benceno utilizado permanece en la solución, alcohol absoluto producido por este método no es adecuado para el consumo, como el benceno es cancerígenos.
Hay también un proceso de producción de alcohol absoluto por desecación usando glicerol. El alcohol producido por este método se conoce como alcohol espectroscópico - llama así porque la ausencia de benceno hace adecuado como disolvente en la espectroscopia .
Otros métodos para la obtención de etanol absoluto desecación incluyen el uso de adsorbentes tales como almidón o zeolitas, que adsorben preferentemente agua, así como destilación azeotrópica y destilación extractiva.
Tipos de etanol
Alcohol desnaturalizado
El etanol puro y bebidas alcohólicas están fuertemente gravados. El etanol tiene muchas aplicaciones que no implican el consumo humano. Para aliviar la presión fiscal sobre estas aplicaciones, la mayoría de las jurisdicciones renuncian el impuesto cuando se han añadido agentes para el etanol para que sea apta para el consumo humano. Estos incluyen agentes amargos tales como benzoato de denatonio, así como toxinas tales como metanol , nafta, y piridina.
Etanol absoluto
Alcohol absoluto o anhidra generalmente se refiere a etanol purificada, que contiene no más de uno por ciento de agua . Alcohol absoluto no destinados al consumo humano a menudo contiene trazas de benceno tóxicos (utilizada para eliminar el agua por destilación azeotrópica). Generalmente este tipo de etanol se utilizan como disolventes para el laboratorio y entornos industriales donde el agua será interrumpir una reacción deseada.
El etanol puro se clasifica como 200 la prueba en los EE.UU., lo que equivale a 175 grados la prueba en el sistema del Reino Unido.
Uso
Como combustible
| Tipo de combustible | MJ / l | MJ / kg | Investigación octano número |
|---|---|---|---|
| Etanol | 23.5 | 31.1 | 129 |
| El metanol | 17.9 | 19.9 | 123 |
| Gasolina Regular | 34.8 | 44.4 | Min 91 |
| Gasolina premium | Min 95 | ||
| La gasolina de aviación (Gasolina de alto octanaje, no combustible Jet) | 33.5 | 46.8 | |
| El gasohol (90% de gasolina + 10% de etanol) | 33.7 | 93/94 | |
| Autogas ( LPG) (60% Propano + 40% Butano) | 26.8 | ||
| El gas natural licuado | 25.3 | ~ 55 | |
| Diesel | 38.60 | 45.41 | 25 |
| Volumétrico densidad de energía de algunos combustibles en comparación con etanol: | |||
El uso individual más grande de etanol es como un motor combustible y aditivo para el combustible. Existen las mayores industrias de etanol combustible nacional en Brasil (la gasolina vendida en Brasil contiene al menos un 20% de etanol y etanol anhidro también se utiliza como combustible).
Henry Ford diseñó el primer automóvil producido en serie, el Modelo T de Ford famoso, para ejecutarlo en anhidro puro (etanol) de alcohol - dijo que era "el combustible del futuro". Hoy, sin embargo, el 100% de etanol puro no está aprobado como combustible para vehículos de motor en los EE.UU., a pesar de que en comparación con la gasolina, los recortes de las emisiones de gases venenosos de etanol (monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre) y produce menos gases de efecto invernadero que causan el clima mundial cambiar. Añadido a la gasolina, el etanol también reduce la formación de ozono a nivel del suelo mediante la reducción de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles y de hidrocarburos, la disminución de benceno cancerígeno y butadieno, las emisiones y las emisiones de partículas de la combustión de la gasolina.
Hoy en día, casi la mitad de los automóviles brasileños son capaces de utilizar etanol 100% como combustible, que incluye motores de etanol solamente y motores flex-fuel. Motores de combustible flexible en Brasil son capaces de trabajar con todo el etanol, gasolina o cualquier mezcla de ambos. En los EE.UU. vehículos flex-fuel pueden funcionar con 0% a 85% de etanol (15% de gasolina), ya que las mezclas de etanol más altas aún no están permitidos. Brasil apoya esta población de los automóviles de etanol quema con gran infraestructura nacional que produce etanol a partir de cultivos nacionales de caña de azúcar . La caña de azúcar no sólo tiene una mayor concentración de sacarosa de maíz (aproximadamente un 30%), pero también es mucho más fácil de extraer. La bagazo generado por el proceso no se desperdicia, pero se utiliza en plantas de energía como combustible sorprendentemente eficaz para producir electricidad.
La producción mundial de etanol en 2006 fue de 51 mil millones de litros, (13,5 mil millones de galones), con un 69% de la oferta mundial proveniente de Brasil y Estados Unidos.
La industria del etanol combustible de Estados Unidos se basa en gran medida en el maíz . De acuerdo con la Asociación de Combustibles Renovables, al 30 de octubre de 2007, 131 de etanol de grano bio-refinerías en los Estados Unidos tienen la capacidad de producir 7.0 millones de galones de etanol por año. Un 72 proyectos adicionales de construcción en curso (en los EE.UU.) se pueden añadir 6,400,000,000 galones de nueva capacidad en los próximos 18 meses. Con el tiempo, se cree que una parte importante de la ~ 150 mil millones de galones por año de mercado para la gasolina comenzará a ser reemplazado con etanol combustible.
La Ley de Política Energética de 2005 requiere que los 4 mil millones de galones de "combustible renovable" usarse en 2006 y este requisito crecerán a una producción anual de 7,5 millones de galones en 2012.
En los Estados Unidos, el etanol se mezcla con la gasolina más comúnmente como una mezcla de etanol 10% apodado "gasohol". Esta mezcla es ampliamente vendido en todos los EE.UU. Medio Oeste, y en las ciudades que requiere el 1990 Ley de Aire Limpio para oxigenar su gasolina durante el invierno.
Controversia
Se discute si el etanol como combustible de automoción resultados en una ganancia neta de energía o pérdida. Como se informó en "El Balance Energético de maíz Etanol: una actualización," la Tasa de retorno energético ( TRE) para el etanol hecho de maíz en los EE.UU. es de 1.34 (que rinde un 34% más de energía que se necesita para producirlo). Energía de entrada incluye fertilizantes a base de gas natural, maquinaria agrícola, transformación de maíz u otros materiales, y transporte. Sin embargo, otros investigadores informan de que la producción de etanol consume más energía que la que produce. Investigaciones recientes sugieren que los cultivos celulósicos tales como switchgrass proporcionar una mejor producción neta de energía, la producción de más de cinco veces más energía que el total utilizado para producir el cultivo y convertirlo en combustible. Si se confirma esta investigación, los cultivos celulósicos más probable es desplazar el maíz como cultivo principal combustible para la producción de bioetanol.
Los ecologistas, ganaderos, y los opositores de subsidios dicen que el aumento de la producción de etanol no cumplirá los objetivos de energía y puede dañar el medio ambiente, al mismo tiempo, haciendo que los precios de los alimentos en todo el mundo a elevarse. Algunas de las subvenciones controvertidas en el pasado han incluido más de $ 10 mil millones a Archer-Daniels-Midland desde 1980. Los críticos también especulan que el etanol es el más utilizado, las prácticas de riego cambiantes podrían aumentar en gran medida la presión sobre los recursos hídricos. En octubre de 2007, 28 grupos ecologistas denunciaron la Fuels Standard Renovables (RFS), un esfuerzo legislativo destinado a aumentar la producción de etanol, y dijo que la medida "conducir a daños ambientales y un sistema de producción de biocombustibles que no beneficiará a los agricultores familiares. no ..will promover la agricultura sostenible y no mitigará el cambio climático global ". Artículos recientes también han culpado a la producción de etanol subsidiado por el aumento de casi el 200% en el precio de la leche desde el año 2004, a pesar de que se disputa por algunos.
El petróleo ha tenido históricamente una mucho mayor TRE que el etanol producido en la agricultura, según algunos. Sin embargo, el aceite debe ser refinado en gasolina antes de que pueda ser utilizado para combustible de automóvil. Refinación, así como la exploración y perforación, consume energía. La diferencia entre la energía en el combustible (energía de salida) y la energía necesaria para producirlo (energía de entrada) se expresa a menudo como un porcentaje de la energía de entrada y llama ganancia de energía neta (o pérdida). Varios estudios publicados en 2002 estimó que la ganancia de energía neta para el etanol de maíz es de entre 21 y 34 por ciento. En comparación, la producción de gasolina produce una pérdida neta de energía de entre el 19 y el 20 por ciento. La pérdida de energía neta para el MTBE es alrededor del 33 por ciento. Cuando se añade a la gasolina de etanol puede reemplazar MBTE como un agente anti-knock sin envenenar el agua potable como lo hace MBTE. Otras prácticas agrícolas y mejoras en la producción de etanol podrían conducir a un aumento en etanol ganancia neta de energía en el futuro. El consumo de las reservas conocidas de petróleo es cada vez mayor la exploración de petróleo y energía de perforación consumo que está reduciendo aceite TRE (y balance de energía) más allá.
Los opositores afirman que la producción de etanol no se traduce en una ganancia neta de energía o que las consecuencias de la producción a gran escala de etanol para la industria alimentaria y el medio ambiente compensan las ganancias potenciales de etanol. Se ha estimado que "si cada fanega de los Estados Unidos de maíz , trigo , arroz y soja se utiliza para producir etanol, sólo se cubriría aproximadamente el 4% de Energía de Estados Unidos necesita en términos netos ". Muchas de las cuestiones planteadas probable podría ser fijado por técnicas ahora en desarrollo que producen etanol a partir de residuos agrícolas, como los residuos de papel, pasto varilla, y otros materiales, pero EIA Pronósticos déficit significativo en la producción de biocombustible celulósico En comparación con el objetivo establecido por Renewable Fuel Standard.
Los partidarios citan los posibles beneficios para la economía de Estados Unidos, tanto de la producción nacional de combustible y el aumento de la demanda de maíz. Cálculos optimistas prevén que los Estados Unidos es capaz de producir suficiente etanol para reemplazar por completo el consumo de gasolina.
En Estados Unidos , el tratamiento regulatorio y fiscal preferencial de los combustibles de automoción etanol introduce complejidades más allá de sus economía de la energía por sí solos. Los fabricantes de automóviles de América del Norte han en 2006 y 2007 promovió una mezcla de 85% de etanol y 15% gasolina, comercializado como E85, y su vehículos de combustible flexible, por ejemplo, GM " Verde vivo, la campaña Go Yellow ". La motivación aparente es la naturaleza de EE.UU. Normas Corporate Average Fuel Economy (CAFE), que le dan una ventaja de eficiencia de combustible 54% efectivo a los vehículos capaces de funcionar con 85% de alcohol se mezcla sobre los vehículos no adaptados para funcionar con 85% mezclas de alcohol. Además de este impulso fabricante impulsada por auto del 85% mezclas de alcohol, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos tenía autoridad para ordenar que los porcentajes mínimos de compuestos oxigenados pueden añadir a la gasolina automotriz sobre bases regionales y de temporada desde 1992 hasta 2006 en un intento de reducir la contaminación del aire, en particular, el ozono troposférico y el smog . En el Estados Unidos , los incidentes de terc de metilo (iary) butil éter ( MTBE) la contaminación de las aguas subterráneas se han registrado en la mayoría de los 50 estados, y el Estado de California prohibición 's en el uso de MTBE como aditivo de la gasolina ha impulsado aún más el uso más extendido de etanol como oxigenante de combustible más común.
La 07 de febrero 2008 Artículo Associated Press declaró: "El uso generalizado de etanol a partir de maíz podría dar lugar a casi el doble de las emisiones de gases de efecto invernadero como la gasolina que reemplazaría a causa de los cambios esperados de uso del suelo, los investigadores concluyeron el jueves. El estudio cuestiona la fiebre a los biocombustibles como una respuesta al calentamiento global ".
Combustible para cohetes
El etanol se utiliza comúnmente como combustible en principios bipropelente vehículos de cohetes, en conjunción con una oxidante como el oxígeno líquido. El Alemán Cohete V-2 de la Segunda Guerra Mundial , acreditado con el comienzo de la era espacial, el etanol se utiliza, se mezcla con agua para reducir la temperatura de la cámara de combustión. Equipo de diseño del V-2 ayudó a desarrollar cohetes estadounidense después de la Segunda Guerra Mundial, incluyendo el etanol como combustible Cohete Redstone, que se lanzó el primer satélite estadounidense. Alcoholes cayeron en desuso general, como se desarrollaron los combustibles más eficientes de cohetes.
Bebidas alcohólicas
El etanol es el componente psicoactivo principal en bebidas alcohólicas, con efectos depresores de la sistema nervioso central. Tiene un modo complejo de acción y afecta a múltiples sistemas en el cerebro, actos más en particular el etanol como un agonista de los receptores GABA. Psicoactivos similares incluyen aquellas que también interactúan con Receptores de GABA, tales como gamma-hidroxibutírico. El etanol se metaboliza por el cuerpo como un nutriente de hidratos de carbono que proporcionan energía, ya que metaboliza en acetil CoA, un producto intermedio común con la glucosa del metabolismo, que se puede utilizar para la energía en el ciclo del ácido cítrico o para la biosíntesis.
Las bebidas alcohólicas varían considerablemente en su contenido en etanol y en los productos alimenticios de la que se producen. La mayoría de las bebidas alcohólicas se pueden clasificar ampliamente como bebidas fermentadas, bebidas hechas por la acción de la levadura en los alimentos azucarados, o como bebidas destiladas , bebidas cuya preparación implica concentrar el etanol en bebidas fermentadas por destilación . El contenido de etanol de una bebida se mide generalmente en términos de la fracción de volumen de etanol en la bebida, expresa como un porcentaje o en unidades de prueba de alcohol.
Las bebidas fermentadas se pueden clasificar por el producto alimenticio de la que se fermentan. Beers están hechos de granos de cereales u otro materiales de almidón, vinos y sidras de jugos de frutas , y prados de miel . Culturas de todo el mundo han hecho bebidas fermentadas a partir de numerosos otros productos alimenticios, y los nombres locales y nacionales de diversas bebidas fermentadas abundan.
Bebidas destiladas se hacen destilando bebidas fermentadas. Amplias categorías de bebidas destiladas incluyen whiskies , destilados de granos de cereales fermentados; aguardientes, destilado de jugos de frutas fermentadas, y ron, destilado de fermentado melaza o la caña de azúcar jugo. Vodka y similares alcoholes de cereales neutros pueden destilar de cualquier material fermentado (grano o patatas son más comunes); estos espíritus están tan a fondo que no destilan los gustos, desde el material de partida particular, permanecen. Muchos otros aguardientes y licores son preparados infundiendo sabores de frutas , hierbas, y especias en licores destilados. Un ejemplo tradicional es gin, que se crea mediante la infusión bayas de enebro en un alcohol de grano neutral.
En unos pocos bebidas, el etanol se concentra por medios distintos de la destilación. Applejack se hace tradicionalmente por congelar la destilación, por el que el agua se congela de fermentada sidra de manzana, dejando un líquido más rico en etanol atrás. Eisbier (más comúnmente, Eisbock) también se destila-congelar, con la cerveza como la bebida base. Vinos generosos se preparan añadiendo brandy o algún otro licor destilado al vino parcialmente fermentado. Esto mata la levadura y conserva algo del azúcar en el jugo de uva; tales bebidas no sólo son más ricos en etanol, pero a menudo son más dulces que otros vinos.
Las bebidas alcohólicas se utilizan a veces en la cocina, no sólo por sus sabores inherentes, sino también porque el alcohol se disuelve compuestos de sabor hidrófobo que el agua no se puede.
Materia prima
El etanol es un importante ingrediente industrial y tiene un uso extendido como un producto químico de base para otros compuestos orgánicos. Estos incluyen etilo haluros, acetato de ésteres, éter dietílico, ácido acético , butadieno, y etilo aminas .
Uso Antiséptico
El etanol se utiliza en toallitas médicas y en antibacteriano más común mano geles desinfectantes a una concentración de aproximadamente el 62% ( porcentaje en peso y no por volumen) como antiséptico. Etanol mata organismos mediante la desnaturalización de sus proteínas y disolviendo sus lípidos y es eficaz contra la mayoría de bacterias y hongos , y muchos virus , pero es ineficaz contra bacteriana esporas.
Uso Antídoto
El etanol puede ser utilizado como un antídoto para la intoxicación por otros alcoholes tóxicos, en particular metanol y glicol de etileno. Etanol compite con otros alcoholes para laenzima alcohol deshidrogenasa, la prevención de metabolismo en tóxicoaldehído yácido carboxílicoderivados.
Otros usos
- El etanol es fácilmente miscible en agua y es un buen disolvente . El etanol es menos polar que el agua y se utiliza en perfumes, pinturas y tinturas.
- El etanol también se utiliza en diseño y arte bosquejo marcadores, comoCopic yTria.
Efecto sobre los seres humanos
Superficialmente, etanol evoca una sensación de calor como distintivo en la boca y una sensación de ardor en la piel. En el cuerpo se metaboliza a otras sustancias, afectando el sistema nervioso central en particular. El efecto varía entre los individuos, y puede ser peor cuando se aplica, además de ciertos medicamentos, como los opiáceos o benzodiacepinas.
| BAC (mg / dL) | Los síntomas |
|---|---|
| 50 | Euphoria, locuacidad, la relajación |
| 100 | La depresión del sistema nervioso central, motora y la función sensorial, deterioro de la cognición |
| > 140 | Disminución del flujo sanguíneo al cerebro |
| 300 | Estupefacción, posible pérdida del conocimiento |
| 400 | Posible muerte |
| > 550 | Caducidad |
Superficial
El etanol puro evoca ninguna sensación de sabor, pero una fuerte y distintiva sensación olfato. Por otro lado, se produce una sensación de calor como característica cuando se pone en contacto con la lengua o las membranas mucosas, lo que explica su efecto en bebidas alcohólicas. Cuando se aplica a heridas abiertas (como para la desinfección) que produce una fuerte sensación de picadura. El etanol puro o altamente concentrado puede causar daños permanentes en los tejidos vivos al entrar en contacto. El etanol se aplica a la piel intacta refresca la piel rápidamente a través de la evaporación.
Metabolismo
El etanol dentro del cuerpo humano se convierte en acetaldehído por alcohol deshidrogenasa y luego en ácido acético por acetaldehído deshidrogenasa. El producto de la primera etapa de este desglose, acetaldehído, es más tóxico que el etanol. El acetaldehído se vincula a la mayoría de los efectos clínicos de alcohol. Se ha demostrado que aumenta el riesgo de desarrollar cirrosis del hígado, múltiples formas de cáncer, y el alcoholismo.
Efectos cognitivos
El etanol es un depresor del sistema nervioso central y tiene efectos psicoactivos significativas en dosis subletales; para obtener información específica, consulte efectos del alcohol en el cuerpo de la dosis. Sobre la base de su capacidad para cambiar la conciencia humana, el etanol se considera una de drogas. muerte por consumo de alcohol etílico es posible cuando el nivel de alcohol en la sangre alcanza el 0,4%. Un nivel en sangre de 0,5% o más comúnmente es fatal. Los niveles de incluso menos de 0,1% pueden causar intoxicación, con la inconsciencia a menudo se producen en 0,3-0,4%.
La cantidad de etanol en el cuerpo típicamente se cuantifica por el contenido de alcohol en sangre (BAC), los miligramos de etanol por 100 mililitros de sangre. La tabla de la derecha resume los síntomas de consumo de etanol. Pequeñas dosis de etanol generalmente producen euforia y relajación; las personas que experimentan estos síntomas tienden a ser hablador y menos inhibidos y pueden presentar falta de juicio. En dosis más altas (BAC> 100 mg / dl), los actos de etanol como un sistema nervioso central , produciendo depresor en dosis progresivamente más altas, la función sensorial y motora, se desaceleró la cognición, estupefacción, inconsciencia e incluso la muerte.
En Estados Unidos, alrededor de la mitad de las muertes en accidentes de tráfico se producen en accidentes relacionados con el alcohol. No hay un nivel completamente seguro de alcohol para la conducción; el riesgo de un fatal accidente de tráfico aumenta con el nivel de alcohol en la sangre del conductor. Sin embargo, la mayoría las leyes de conducir ebrio que regulan los niveles aceptables en la sangre al conducir o manejar maquinaria pesada establece límites superiores típicos de entre el 0,05% o 0,08%.
La interacción de drogas
Etanol interactúa de maneras perjudiciales con un número de otras drogas, incluyendobarbitúricos,benzodiazepinas,narcóticos, yfenotiazinas
Magnitud del efecto
Algunas personas tienen formas menos eficaces de una o ambas de las enzimas que metabolizan, y pueden experimentar síntomas más graves de consumo de etanol que otros. Por el contrario, los que han adquirido el etanol tolerancia tienen una mayor cantidad de estas enzimas, y metabolizar el etanol más rápidamente.
Otros efectos
El uso frecuente de bebidas alcohólicas también se ha demostrado que es un factor importante que contribuye en los casos de los niveles sanguíneos elevados detriglicéridos.
Etanol en sí no es un carcinógeno, pero los efectos sobre el hígado cuando se ingiere puede contribuir a la supresión inmune. Como tal, el consumo de etanol puede ser un factor agravante en los cánceres resultantes de otras causas.
