Alles over de groene lifestyle

Bio ethanol

Bio ethanol is een milieuvriendelijke brandstof die wordt verkregen door suikers te vergisten tot ethanol; de alcohol die je ook in je biertje of wijntje vindt. Omdat bij de verbranding van bio ethanol minder CO2 vrijkomt en deze CO2 ook nog eens deel uitmaakt van de huidige koolstofcyclus, wordt het in principe gezien als een duurzame brandstof. Met de verduurzaming van de wereldeconomie is bio ethanol dan ook sterk aan populariteit aan het winnen. Met name in delen van Zuid-Amerika, waar de grondstoffen grotendeels verbouwd worden, is de brandstof al behoorlijk ingeburgerd. In Brazilië wordt jaarlijks 16 miljard liter bio ethanol geproduceerd; goed voor 33% van de wereldproductie. Maarliefst 18% van de getankte brandstof in Brazilië is bio ethanol!

Biodiesel of -ethanol?

Bio ethanol wordt vaak ten onrechte verward met biodiesel. Qua samenstelling is er echter een groot verschil tussen de twee; bio ethanol bestaat zoals eerder gezegd uit alcohol, terwijl biodiesel op zijn beurt veelal uit plantaardige oliën bestaat.

De productie van bio ethanol

Bio ethanol kan gewonnen worden uit een groot aantal biologische grondstoffen. Denk hierbij aan suikerbieten, aardappels, cassave, gerst, tarwe, zonnebloemen en ga zo maar door. De meest voorkomende grondstoffen voor de productie van bio ethanol zijn echter maïs, koolzaad en suikerriet. De enige energievorm die nodig is om deze grondstoffen te verbouwen, is zonlicht. Aangezien zonlicht een onuitputbare en niet-vervuilende energiebron is, wordt bio ethanol beschouwd als een duurzaam product. Hierbij moet echter wel een kanttekening geplaatst worden, dat bij de productie en het vervoer van de bio-ethanol ook CO2 wordt uitgestoten.

De daadwerkelijke productie van bio ethanol is een puur biologisch proces. Eerst wordt door middel van zuren de cellulose van het plantmateriaal afgebroken tot suikers. Vervolgens wordt er onder zuurstofarme condities een gistcultuur toegevoegd, die er middels het enzym invertase voor zorgt dat de suiker wordt afgebroken tot glucose en fructose. Vervolgens zorgt het enzym zymase ervoor dat deze bouwstenen worden omgezet tot een combinatie van ethanol en CO2. Dit hele proces duurt ongeveer drie dagen en wordt onder een temperatuur van 250 tot 300 graden uitgevoerd.De ethanol die geproduceerd is, bevat nog een forse hoeveelheid water, die verwijderd moet worden. Scheiding van water en alcohol is relatief eenvoudig, omdat alcohol en water een kookpunt hebben van respectievelijk 78,3°C en 100°C. Door het water te verwarmen tot een temperatuur tussen deze twee waarden in, verdampt de alcohol en blijft het water vloeibaar.

Er wordt momenteel hard gewerkt aan alterantieve productieprocessen. Een veelbelovende techniek is de zogenaamde algenbrandstof, een bio ethanol die gewonnen wordt uit algen. Het voordeel van deze techniek, is dat de algen de ethanol direct produceren. De algen hoeven dus niet omgebracht en gefermenteerd te worden. Dit scheelt tijd en is nóg een slag milieuvriendelijker. Eerste tests van deze techniek zijn veelbelovend; de opbrengst per vierkante meter is mogelijk tot wel 10 keer hoger dan bijvoorbeeld maïs.

Toepassingen en beperkingen

Bio ethanol wordt momenteel vooral gebruikt als brandstofsupplement voor auto’s en landbouwvoertuigen. Omdat de energiedichtheid van ethanol lager is dan die van benzine, is het verbruik van een motor op 100% pure bio ethanol (ook wel E100 genoemd) tot 51% hoger dan een benzinemotor met gelijk vermogen. Voordeel van ethanol is daarentegen weer, dat het vanwege het hogere octaangetal verder gecompromeerd kan worden zonder spontaan te ontbranden. Door vergaande compressie toe te passen, kan de efficiëntie van een motor op bio ethanol drastisch omhoog gebracht worden. Hierdoor wordt de motor echter wel onbruikbaar voor conventionele brandstoffen, wat gezien de huidige status en beschikbaarheid van bio ethanol onpraktisch is.

De bio ethanol van nu vindt men vooral vermengd met benzine, waardoor de consumptie van benzine behoorlijk afneemt. De mengverhouding wordt uitgedrukt in het zogenaamde ‘E-getal’, waarbij het getal aangeeft hoeveel procent ethanol aanwezig is. E25 bestaat bijvoorbeeld voor 25% uit bio ethanol en 75% uit normale benzine. Wereldwijd wordt het mengsel E10 veelal gebruikt in landen waar diverse oliecrises benzine schaars en duur maakten. Mengverhoudingen tot E15 kunnen in vrijwel iedere mdoerne benzinemotor gebruikt worden; gaat u hoger dan dat, dan zijn er mogelijk aanpassingen nodig. E10 is in veel landen aan de pomp verkrijgbaar en is daar enkele centen per liter goedkoper dan normale benzine. In sommige landen (zoals Zweden) wordt de ethanolverhouding in de winter verlaagd, omdat een motor op bio ethanol anders vanwege de kou startproblemen kan krijgen.

Voedsel vs. brandstof

Hoewel bio ethanol uit een groot aantal grondstoffen verkregen kan worden, is niet iedere plant even geschikt. Sommige grondstoffen (denk aan maïs of tarwe) worden veel gebruikt voor consumptie en zijn met name voor de minder welgestelden een primaire bron van voedsel. Als deze planten op grote schaal gebruikt gaan worden voor de productie van bio ethanol, kan er niet alleen een prijsstijging, maar ook een acuut tekort ontstaan. Dit kan ernstige gevolgen hebben voor mensen die in hun dagelijks leven afhankelijk zijn van deze voedingsmiddelen. Het gebruik van oneetbare grondstoffen is echter ook geen oplossing. Door de grote vraag kan het dan namelijk zeer aantrekkelijk worden voor boeren juist deze grondstoffen te gaan verbouwen in plaats van de broodnodige voedingsmiddelen. Ook dan kan er een tekort ontstaan, met alle ernstige gevolgen van doen.

Bovenstaand dilemma, dat in het Engels ook wel food vs. fuel wordt genoemd, houdt de wereld sinds 2008 bezig. Wetenschappers en politici zijn er nog niet over uit wat de precieze invloed is van de productie en consumptie van bio ethanol op de wereld voedselvoorraad. Een in 2008 uitgevoerd economisch onderzoek van het OECD wees uit dat met name invoerheffingen en subsidies op bio ethanol een negatieve invloed hebben op de voedselprijzen. De directe invloed van de bio ethanol zelf is relatief gering. Met name suikerriet (het Braziliaanse model) wordt vanwege zijn energie-dichtheid en lage vereisten geprezen als een relatief ‘veilige’ biobrandstof. Er wordt momenteel opgeroepen de markt van de bio ethanol niet te stimuleren van overheidswege, maar juist zijn vrije beloop te laten gaan. Alleen door de productie van biobrandstoffen niet buitensporig te belonen, kan voedsel gezond concurreren met brandstof.