Биобутанол
Бутиловый спирт (бутанол) C4H9OH - бесцветная жидкость с характерным запахом сивушного масла. Известны нормальный первичный бутиловый спирт СН3 (СН2)3ОН, нормальный вторичный бутиловый спирт СН3СН2СН2 (ОН)СН3, изобутиловый спирт (СН3)2СНСН2ОН, триметилкарбинол (СН3)3СОН. Ядовит.
В промышленности бутанол получают оксосинтезом из пропилена с использованием никель-кобальтовых катализаторов при 130 - 150 °C и 20 - 35 Мпа.
Бутанол начал производиться в 10-х годах XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. Сырьём для производства могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза.
При ацетонобутиловом брожении из 1 т картофеля можно получить 25 м водорода, 340 кг бутанола и 110 кг ацетона, то есть с 1 га картофельных плантаций - 875 м3 водорода, 12 т бутанола и 4 т ацетона, а из 1 т стеблей сорго - 30 м3 водорода, 114 кг бутанола и 40 кг ацетона, или с 1 га плантаций сахарного сорго - 900 м3 водорода, 3.4 т бутанола и 1.2 т ацетона.
В СССР до конца 70-х годов XX столетия в эксплуатации находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Грозном, Нальчике, Талица (Свердловской области) и Ефремов (Тульской области). К концу 90-х годов остались Грозненский и Ефремовский заводы.
Ефремовский завод производил до 50 т растворителей (бутанол/ацетон/этанол = 13/4/1) и до 29 тыс. м3 водорода в сутки, или 15 тыс. т растворителей и до 8.7 млн. м3 водорода в год, а Грозненский завод - 74 т растворителей и 43 тыс. м3 водорода в сутки, или до 22 тыс. т растворителей и 12.9 млн. м3 водорода в год. К сожалению, весь образующийся водород в то время выпускался в атмосферу (углекислый газ шел на производство жидкой и твердой углекислоты).
Таким образом, в конце 60-х годов в СССР впервые в мире были созданы промышленные производства биотоплив из биомассы (биоводород, биометан, биобутанол, биоацетон и биоэтанол). Впоследствии, из-за снижения цен на нефть в 80-е - 90-е годы, производство биорастворителей стало неконкурентоспособным.
Однако, сегодняшняя ситуация на рынке углеводородного сырья заставляет многие компании задуматься о восстановлении утраченных технологий.
В 50-х годах из-за падения цен на нефть начал производиться из нефтепродуктов.
В США ежегодно производится около 1.39 млрд. литров бутанола.
Биобутанол - это следующий значительный этап развития биотоплив, применение которого должно удовлетворить росту потребности в экологически безопасном, возобновляемом транспортном топливе.
Биобутанол может добавляться к обычному бензину или бензину, содержащему этанол, он может быть использован в современных автомобильных двигателях, и потенциально его поставка может быть налажена при использовании существующей инфраструктуры поставки топлива.
Преимущества биобутанола
Благодаря низкому давлению паров, биобутанол легко смешивается с обычным бензином.
Энергетическая ценность биобутанола по уровню ближе к таковой для бензина, чем для этанола, т.е. при использовании биобутанола потребители сталкиваются с меньшими компромиссами по экономике топлива - это особенно важно, поскольку сегодня доля использования биотоплива в топливных смесях постоянно увеличивается. Биобутанол может добавляться в более высоких концентрациях, чем биоэтанол, при использовании в стандартных автомобильных двигателях. В настоящее время биобутанол может добавляться в бензин в концентрации до 10% v/v в Европе и до 11.5% v/v в США без переделки двигателя. Он хорошо подходит для современных транспортных средств и двигателей. Он не требует того, чтобы автомобилестроители шли на компромисс в своей деятельности для выполнения экологических требований. В смеси биобутанол может использоваться в более высоких концентрациях, чем этанол, не требуя при этом специально адаптированных транспортных средств. В будущем имеется потенциал для увеличения максимально допустимого использования биобутанола в бензине до 16% по объему.
