Біоетанол: зелена революція в паливній індустрії

Використання відновлюваних джерел енергії, зокрема застосування біоетанолу як компонента моторних палив, стає дедалі популярнішим в Україні. Технологія виробництва такого біопалива вимагає контролю якості продукту на всіх етапах виготовлення. Уявіть, що біоетанол – це супергерой, який вирішив прийти на допомогу Вашому автомобілю та планеті. Але, як кожному герою, йому доводиться пройти безліч випробувань і трансформацій. Тож далі поговоримо про те, якими рисами має бути наділений біоетанол, щоб стати справжнім супергероєм, а також про сучасні методи й обладнання для контролю його якостей.

Звідки береться зелений супергерой? 

Біоетанол – це продукт перероблення рослинної сировини, наприклад, зернових культур або навіть соломи. Ви сієте пшеницю, збираєте врожай, і ось уже маєте в руках паливо для Вашого авто. Чим не казкова історія? Ну, майже так...

Залежно від сировини, з якої виготовляється біоетанол, його класифікують на продукт першого, другого, третього й четвертого поколінь:

• Перше покоління – вуглеводні з тарілки. Сировиною для біоетанолу першого покоління є їстівні крохмально-цукрові рослини (кукурудза, пшениця, ячмінь, сорго й картопля), що часто викликає критику. «Навіщо використовувати їжу, коли є інші способи?» – запитаєте Ви. І будете праві. Але це саме той етап, коли біоетанол лише починав свій шлях і пробував увійти в гру.
• Друге покоління – «несмачні» інгредієнти. Тут уже використовуються неїстівні відходи, як-от солома чи деревина. Таке паливо не забирає їжу в людей, тому друге покоління більше схоже на екологічного лицаря.
• Третє покоління – водорості вступають у бій. Ось де справжня наукова фантастика! Водорості й мікроорганізми можуть стати майбутнім біоетанолу. Мало хто здогадується, але вони здатні продукувати більше палива, ніж пшениця. І точно не потребують гречки на сніданок!
• Четверте покоління – генетичні суперсили. Це покоління ще на стадії досліджень, але його мета – отримати біоетанол із нульовим або навіть негативним вуглецевим слідом. Для цього використовуються спеціальні живі мікроорганізми, які за допомогою фотосинтезувальних клітин зможуть виробляти біопаливну сировину протягом деякого часу. Звучить як сюжет із фільму про майбутнє, але ці технології вже стоять на порозі.

Біоетанольні перспективи України 

Виробництво біоетанолу в Україні починає стрімко розвиватися. Наша країна має значний аграрний потенціал – гектари полів кукурудзи, пшениці й цукрових буряків.  У кожної з цих рослин є прихований потенціал – новим джерелом палива можуть ставати як самі продукти, так і їх відходи. І це не лише енергетична економія, а й великий крок вперед у боротьбі за екологію. Менше спалювання залишків – більше чистого повітря, більше біоетанолу – менше викопного палива.

На законодавчому рівні Україна поступово «підтягується» до європейських стандартів. Субсидії, податкові пільги та стратегічна підтримка від держави роблять галузь іще привабливішою для інвесторів. Раніше біоетанол був «тіньовим гравцем», однак Закон 3356-д від 04.06.2024 «Про внесення змін до деяких законодавчих актів України щодо обов’язковості використання рідкого біопалива (біокомпонентів) у галузі транспорту» приніс йому заслужену славу. Згідно із законом, уже з 1 травня 2025 року бензин в Україні повинен містити не менш ніж 5 % біоетанолу. Це не просто красиво звучить – це реальний крок до екологічності пального. Виробництво біоетанолу створює новий внутрішній ринок збуту агропродукції, а також зменшує залежність від імпортних нафтопродуктів і сприяє енергонезалежності нашої держави. 

Обсяги виробництва й можливості експорту

На сьогодні Україна випускає близько 50–70 тисяч тонн біоетанолу на рік – наче й небагато, але це лише початок! Ми не можемо поки що змагатися з гігантами на кшталт США чи Бразилії, де біоетанол ллється рікою, але наші амбіції нікуди не зникли.

Європа дуже любить екологічне пальне, і український біоетанол уже сьогодні експортується до країн ЄС. Якщо ми зможемо підвищити обсяги виробництва (для чого вже маємо законодавчі передумови) і відповідати міжнародним стандартам, то цілком можемо стати потужним гравцем на світовій арені біопалива. 

Серед стандартів, що контролюють якість біоетанолу, варто виділити два основні документи – ДСТУ 7166:2010 і ДСТУ EN 15376:2015. Якщо перший регламентує якість на внутрішньому ринку, то другий відчиняє двері на світову арену. Тож далі розберемося, як саме біоетанол проходить через жорсткий лабораторний фільтр, щоб відповідати вимогам цих стандартів.

Контроль якості біоетанолу та обладнання, що за ним стоїть

Чистота – вимога обох стандартів

Перша вимога до біоетанолу – чистота. Біоетанол повинен бути без зайвих домішок, таких як метанол чи інші органічні речовини (вищі спирти, леткі домішки). Для контролю цього пункту використовують газову хроматографію, яка буквально розкладає біоетанол на молекули. Тут головним інструментом є газовий хроматограф Chrozen від YOUNG IN Chromass – він як спецагент, який бачать усе приховане всередині біопалива. 

Але щоб зробити цей процес максимально точним і ефективним, не обійтися без капілярних колонок Trajan. Вони відіграють роль «доріг», по яких розподіляються всі компоненти біоетанолу. Ці колонки дозволяють не просто ідентифікувати кожну молекулу, але й роблять це швидко й точно, допомагаючи виявити навіть найменші домішки. 

Завдяки комбінації сучасного обладнання від YOUNG IN Chromass та капілярних колонок Trajan чистота біоетанолу залишається під пильним наглядом, що гарантує його якість і ефективність.

Густина – обов’язковий «атлетичний» параметр

ДСТУ 7166:2010 вимагає від біоетанолу густину в межах 787–792 кг/м³ при 20 °C. Це ніби суворий дієтолог, який контролює, щоб біоетанол не був занадто «важким» чи «легким». Для цього використовують денситометри Densito від Mettler Toledo – пристрої буквально «зважують» біоетанол і гарантують, що його «вага» відповідає нормам. У сучасних лабораторіях усе робиться за лічені хвилини. 

Вода – ворог біоетанолу

Як і в кожній хорошій історії, у біоетанолу є ворог – вода. Вміст її повинен бути до 0,2 %, інакше на двигун чекає катастрофа. Вода спричиняє корозію, а отже, неприємні наслідки для техніки. Титрування за Карлом Фішером – улюблений метод усіх, хто бореться з водою в біоетанолі. Автоматичні титратори за Карлом Фішером C20S від Mettler Toledo працюють як суперчутливий сенсор і знаходять навіть найменші краплі води. 

Сірка, мідь і фосфор – трійка непроханих гостей

Ці три елементи можуть нашкодити як навколишньому середовищу, так і самому автомобілю. Сірка призводить до шкідливих викидів у повітря, а мідь і фосфор можуть спричиняти корозію. Вміст сірки в біоетанолі повинен бути меншим за 10 ppm, фосфору – 0,15 ppm, а міді – 0,10 ppm.

Для контролю цих мікродомішок використовують найсучасніші методи: атомно-абсорбційну спектрометрію (AAS) або прямий метод оптично-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою (ICP-OES).

Кислотність – суворий контроль на агресивність

Кислотність біоетанолу повинна бути мінімальною, щоб не перетворити двигун на корозійний мішок для проблем. Для перевірки кислотності застосовують титриметричний аналіз, який гарантує, що біоетанол не завдасть шкоди паливній системі. Кислотність вимірюють за допомогою автоматичних титраторів Compact G20S від Mettler Toledo, які буквально за хвилини визначають рівень кислотності.

Неорганічні хлориди й сульфати – хто їх контролює?

Ці неорганічні зловмисники можуть спричиняти корозію металевих частин двигуна. Для їх визначення використовують два методи: потенціометрію та іонну хроматографію. Хоча потенціометрія відома своєю точністю, справжньою зіркою є іонна хроматографія, яка працює за принципом поділу іонів. Метод нагадує складний «водяний фільтр», що пропускає розчин через спеціальну колонку. У результаті ми отримуємо точні дані про кількість хлоридів і сульфатів у біоетанолі. І якщо їх там більше, ніж дозволено стандартами, це червоний прапор.

Електропровідність

Електропровідністю біоетанолу називають здатність палива проводити енергію. Якщо паливо занадто «електропровідне», це може спричинити непередбачувані реакції в паливній системі. Щоб уникнути таких проблем, використовують кондуктометри FiveEasy Plus FP30 і SevenDirect  SD30 від Mettler Toledo для вимірювання електропровідності.

Коли йде мова про аналіз якості біоетанолу, не обійтися без кваліфікованих фахівців – команди «Хімлаборреактиву». Ми надаємо комплексні рішення для контролю якості – від консультації щодо вибору приладів до технічної підтримки й сервісу. І все це на найвищому рівні, щоб Ви були впевнені в якості свого біоетанолу.

Корисні посилання

Газовий хроматограф ChroZen GC від YOUNG IN Chromass

Визначення власне вологи методом титрування за Карлом Фішером

Євген Денисенко,

експерт галузевої групи «Харчова промисловість»