Biyoetanol nedir?
Arabalar için yenilenebilir enerji söz konusu olduğunda, elektrik ve hidrojen en çok bahsedilenlerdir. Ancak bugün, biyoyakıtların da iyi beklentileri vardır. Biyoetanol yaygın bir etil alkoldür. Günümüzde, şeker kamışı, mısır, buğday ve talaş da en çok bunun için kullanılmaktadır. Benzinle karşılaştırıldığında, etil alkoldan daha yüksek bir oktan derecesine (99 motor ve 105 araştırma oktanı) sahiptir. Ayrıca daha düşük bir yanma sıcaklığına ve kükürt içermediği için daha temiz bir egzoza sahiptir. Ayrıca alkol kül oluşturmadan yanmaktadır. Bu nedenle, alkol (etanol) içeren benzinler kullanıldığında mumlarda daha az tortu oluşmakta ve motor daha az ısınmaktadır.
Aynı zamanda, biyoetanol benzinden 1,7 kat daha düşük kalorifik değere sahiptir (44 MJ/kg’a karşı 26 MJ/kg). Bu nedenle düşük biyoetanol ile neredeyse fark edilemese de alkol-benzin karışımının tüketimi büyük olacaktır.
Alkol benzinde çözünmez ve oldukça aşındırıcıdır. Bu nedenle alkol-benzin karışımlarının hazırlanmasında özel emülgatörler, stabilizatörler ve korozyon önleyiciler kullanılmaktadır. Böylece karışım delaminasyon yapmamakta ve yakıt sisteminin elemanlarını tahrip etmemektedir. Genel olarak benzinli bir motor saf alkolle çalışabilmektedir. Ancak bunun için motor programını yeniden başlatmak, çalışmasını stabilize etmek için bir cihaz takmak gerekmektedir. Ayrıca korozyona duyarlı yakıt sistemi malzemelerini daha dayanıklı olanlarla değiştirmek de gerekmektedir. Tamamen alkole geçiş kararı verilirse, yakıtın vuruntu direncinden tam olarak yararlanılmaktadır. Bu da verimini artırmak için motor sıkıştırma oranının 12-14’e çıkarılması arzu edilmelidir.
Aynı zamanda, doymuş buharların düşük basıncı ve etanolün yüksek özgül buharlaşma ısısı 905 kJ/kg’dır. Bu durum hali hazırda +10°C’nin altındaki sıcaklıklarda saf alkolle çalışan benzinli motorların çalıştırılmasını neredeyse imkansız hale getirmektedir. Karşılaştırma için: su için bu rakam 2260 kJ/kg, benzin için 230-310 kJ/kg’dır. Bu nedenle, etanol genellikle saf haliyle kullanılmamaktadır. Ancak bir oranda benzinle karıştırıla bilmektedir.
Ne zamandan beri kullanılmaktadır?
Etil alkol uzun zamandır iyi bilinen bir yakıt olmuştur. Otomobil çağının başlangıcından beri motor yakıtı olarak kullanılmaktadır. 1896’da Ford, biyoetanolle çalışan bir araba yapmıştır. Ayrıca iyi bilinen Ford-T tarihte hem benzin, hem de biyoetanol ile çalışmaktadır. Bu nedenle bunların karışımlarıyla çalışabilen ilk seri üretim otomobil olmuştur.
Artık farklı ülkeler etiketlerinde şifrelenmiş, farklı alkol içeriğine sahiptir. Bu oran -%5 ila %100 arasında benzin üretmektedir. Yani E5, karışımda %5 alkol, E20 – %20 vs. olduğu anlamına gelmektedir. Tek istisna, aslında %96 alkol içeren E100’dür. Çünkü damıtma ile daha yüksek bir konsantrasyon elde edilememektedir. Bununla birlikte, çoğu zaman alkol içeren benzinler ya %25’e kadar etanol, ya da %70-85’e kadar etanol içermektedir.
İlk durumda, bu tür yakıtlar sıradan adapte edilmemiş arabalar tarafından kullanılabilmektedir. Ayrıca ikinci durumda, alkolle veya her ikisi de saf benzinle çalışabilen “çift yakıtlı” (FlexFuel) çalışacak şekilde dönüştürülebilirler. Saf alkol ve bunların karışımları üzerinde herhangi bir orandada etkisini gösterebilmektedir. Farklı ülkelerde, bu tür arabalara farklı isimler verilmektedir. Ancak Flex kelimesi her zaman bu durum en yaygın adlarından bir tanesidir.
Bu tür arabalarda, yakıttaki alkol konsantrasyonu otomatik olarak belirlenmektedir. Aynı şekilde “elektronik beyinler” yakıt ekipmanının uygun ayarını yapmaktadır. Bu nedenle E85 yaz olarak kabul edilmektedir. E70 ve E75, artan benzin içeriği nedeniyle düşük sıcaklıklarda daha kolay tutuşan kış yakıtlarıdır.
Brezilya, otomobillerin %80’inin biyoetanol ve alkol içeren benzinle çalıştığı, biyoetanolün motor yakıtı olarak üretimine sahiptir. Hatta bu yakıtın kullanımında dünya lideri haline gelmiştir. Bunu akılda tutarak, diğer birçok ülke de benzer bir yol izlemeye çalışmaktadır.
Brezilyada, 1970’lerin başındaki enerji krizinden sonra benimsenen araçları alkole dönüştürme programında, aynı anda iki hedef izlenmiştir. Konu sadece petrol ithalatına bağımlılığı azaltmak değildir. Aynı zamanda önemli sayıda işsizi istihdam etmektir. Ayrıca, şeker kamışı ekimi, hasadı ve işlenmesinde milyonlarca insana iş sağlamayı mümkün kıldığı için ikinci görev öncelikli bir rol oynamıştır. Sonuç olarak, şeker kamışı yetiştirme koşullarının mükemmel olduğu Brezilya’da, hektar başına yılda 7.500 litre etanol üretilmektedir. Ayrıca bu durum, rekor bir rakamdır. Örneğin alkolün mısırdan elde edildiği ABD‘de 1 hektardan sadece 3800 litre biyoetanol elde edilmektedir.
Enerji dengesi
Bununla birlikte, biyoetanol üretiminde çok önemli bir gösterge daha vardır. Ortaya çıkan yakıtta depolanan enerji miktarı ile, üretimi için harcanan enerji miktarı arasındaki oranı gösteren enerji dengesidir.
Örneğin Amerika Birleşik Devletleri‘nde yapılan bir takım araştırmalara göre mısırdan üretilen etanol negatif enerji dengesine sahiptir. Yani, üretiminin tam döngüsü için (toprak işleme, ekim ve hasat ile müteakip işleme dahil), ortaya çıkan etanolde bulunandan daha fazla enerji harcamak gerekir. Resmi USDA raporuna göre mısır etanolünün yakıt dengesi 1.24’tür. Böylece mısırdan üretilen biyoetanol, üretiminde harcanan enerjiden sadece %24 daha fazla enerji içermektedir. Yani, beş hektar mısırdan dördü israf edilmektedir. Ayrıca doğrudan üretim sürecinde bu rakamın %20’si ticari alkol üretimine gitmektedir.
Bu arada, Brezilya bu konuda dünya lideridir. Çünkü şeker kamışından üretilen etanolün enerji dengesi, şeker kamışından üretilen etanolün enerji dengesinin 8’e çıkarılmasına olanak tanıyan enerji santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle selüloz %2’ye ulaşabilmektedir. Bu durumda ise, Ukrayna’da yılda birkaç on milyonlarca ton üretilen talaş, saman ve diğer bitki atıklarının hammadde olarak kullanılmasından bahsedilmektedir. Şeker pancarına gelince, yetiştiriciliğinin yüksek maliyeti nedeniyle ondan üretilen biyoetanol negatif bir enerji dengesine sahiptir. Aynı zamanda, tahıl mahsullerinin yakıt olarak işlenmesi, kaçınılmaz olarak tüm gıda ürünlerinin fiyatlarında artışa yol açacaktır.
Adil olmak gerekirse, üretimleri büyük miktarda enerji gerektirmektedir. Bu durumda benzin ve dizel yakıtın enerji dengesinin yaklaşık %1 olduğuna dikkat çekmektedir. Bununla birlikte petrol arama, üretim, nakliye (tanker ve boru hatlarının inşası), işleme, benzin teslimatı için de yeni iş kolları açılmaktadır.
Günümüzde etanolün maliyeti benzinin maliyetinden çok daha yüksektir. Peki neden alkol içeren benzin normal benzinden daha ucuzdur? Birincisi, daha önce de belirtildiği gibi, enerji değeri saf benzinden daha düşüktür. Bu nedenle aynı miktarda yakıtla daha az kilometre sunarak daha fazlasını isteyemezsiniz. İkincisi, alkolün aksine benzin büyük bir tüketim vergisine tabidir. Bu yüzden gerçek değerinden çok daha pahalıya satılmaktadır. Yine aynı sebeple, sürücüler için daha pahalı olan alkolün, daha ucuz olduğu ortaya çıkmıştır.
