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Etanol

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Informações de fundo

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Etanol
Identificadores
Número CAS 64-17-5
Número RTECS KQ6300000
Imagens-jmol 3D Imagem 1
Propriedades
Fórmula molecular C 2 H 5 OH
Massa molar 46,06844 (232) g / mol
Aparência líquido transparente incolor
Densidade 0,789 g / cm³, líquido
Ponto de fusão

-114,3 ° C (158,8 K)

Ponto de ebulição

78,4 ° C (351,6 K)

Solubilidade em água Totalmente miscível
Acidez (p Ka) 15,9 (H + do grupo OH)
Viscosidade 1.200 mPa s ( cP) a 20,0 ° C
Momento de dipolo 5,64 fC · fm (1,69 D) (gás)
Perigos
MSDS MSDS External
Classificação da UE Inflamável (F)
Frases R R11
Frases-S (S2), S7, S16
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
Ponto de centelha 286,15 K (13 ° C ou 55,4 ° F)
Os compostos relacionados
Página Suplementar dados
Estrutura e
Propriedades
N, ε r, etc.
Termodinâmica
dados
Comportamento de fase
Sólido, líquido, gasoso
Os dados espectrais UV, IV, RMN , MS
Excepto quando indicado, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C, 100 kPa)
Referências de Infobox

O etanol, também conhecido como álcool etílico, beber álcool ou álcool de cereais, é um incolor inflamável composto químico , e é mais conhecido como o álcool encontrado em termômetros, bebidas alcoólicas. No uso comum, é muitas vezes chamado simplesmente de álcool. É um álcool de cadeia linear e a sua fórmula molecular é variadamente representado como EtOH, CH 3 CH 2 OH, C 2 H 5 OH ou como seu fórmula empírica C 2 H 6 O (que compartilha com éter dimetílico).

Após o uso do fogo, a fermentação do açúcar em etanol é, talvez, o mais rapidamente reação orgânica conhecida para a humanidade, e os efeitos intoxicantes do consumo de etanol já são conhecidas desde tempos antigos. Nos tempos modernos etanol destinado ao uso industrial também foi produzido a partir de subprodutos do refino de petróleo.

O etanol tem amplo uso como solvente para substâncias destinadas contato ou consumo humano, incluindo perfumes, aromatizantes, corantes e medicamentos. Em química é tanto um solvente essencial e uma matéria-prima para a síntese de outros produtos. O etanol tem uma longa história como um combustível, incluindo como combustível para motores de combustão interna.

História

O etanol tem sido utilizado por humanos desde a pré-história como ingrediente em intoxicante bebidas alcoólicas. Os resíduos secos em cerâmica 9000-year-old encontrados na China implicam o uso de bebidas alcoólicas, mesmo entre Pessoas Neolítico. O seu isolamento como um composto relativamente puro foi conseguido primeiro pela Químicos muçulmanos que desenvolveram a arte de destilação durante a Abbasid califado, o mais notável dos quais eram Jabir ibn Hayyan (Geber), Al-Kindi (Alkindus) e al-Razi (Rhazes). Os escritos atribuídos a Jabir ibn Hayyan (721-815) mencionar os vapores inflamáveis de vinho fervido. Al-Kindi (801-873) inequivocamente descrito da destilação do vinho. Etanol absoluto foi obtida em 1796 por Johann Tobias Lowitz, pela filtragem de etanol destilado através carvão vegetal.

Antoine Lavoisier descrito etanol como um composto de carbono, hidrogênio e oxigênio, e em 1808, Nicolas-Théodore de Saussure determinada fórmula química do etanol. Cinquenta anos depois Archibald Scott Couper publicada uma fórmula estrutural de etanol, o que coloca o etanol entre o primeiro de compostos químicos para ter as suas estruturas químicas determinadas.

O etanol foi primeiro preparada sinteticamente, em 1826, através dos esforços independentes de Henry Hennel na Grã-Bretanha e SG Sérullas em França . Michael Faraday preparado pelo etanol hidratação de ácido-catalisada etileno em 1828, num processo semelhante ao utilizado para a síntese industrial de etanol hoje.

Etanol servido como combustível lâmpada nos Estados Unidos em 1840, apesar de tributos incidentes durante a Guerra Civil em álcool industrial rendeu a prática antieconômico. O imposto não foi revogada até 1906, e de 1908 Automóveis Ford Modelo T poderia ser adaptado para rodar em etanol. Com o advento de Proibição em 1920, porém, os vendedores de álcool combustível foram acusados de serem aliados de moonshiners, e álcool etílico combustível, mais uma vez desapareceu dos olhos do público. O recente aumento dos preços do petróleo tem estimulado um interesse renovado.

O apoio político também aumentou recentemente para mais produtos com base de etanol. Durante o período 2007-2008, combustível à base de etanol ganhou popularidade com muitos funcionários eleitos, independentemente da filiação partidária.

Propriedades físicas

Estrutura química do etanol

As propriedades de etanol resultam essencialmente da presença do seu grupo hidroxilo e a curta duração da sua cadeia de carbono. Grupo hidroxilo do etanol é capaz de participar na ligação de hidrogénio, tornando-se mais viscoso e menos voláteis do que os compostos orgânicos menos polares de peso molecular semelhante. Etanol, como a maioria dos álcoois de cadeia curta, é inflamável, incolor, possui um forte odor, e é volátil.

O etanol é um pouco mais do que a água de refracção com um índice de refracção de 1,36242 (a λ = 589,3 nm e 18,35 ° C).

O etanol é um solvente versátil, miscível em todas as proporções com água e muitos solventes orgânicos, incluindo ácido acético , acetona , benzeno , tetracloreto de carbono , clorofórmio, éter dietílico, etilenoglicol, glicerol, nitrometano, piridina, e tolueno . Também é miscível com hidrocarbonetos alifáticos leves como pentano e hexano, assim como alifáticos, tais como cloretos tricloroetano e tetracloroetileno. Miscibilidade de etanol com água está em contraste com os álcoois de cadeia mais longa (cinco ou mais átomos de carbono), cuja solubilidade em água diminui rapidamente à medida que o número de átomos de carbono aumenta.

Ligação de hidrogénio faz com etanol puro para ser higroscópico na medida em que ele absorve água do ar. A natureza polar do grupo hidroxilo faz com etanol para dissolver muitos compostos iónicos, nomeadamente de sódio e hidróxidos de potássio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio , de cloreto de amónio, brometo de amónio, e brometo de sódio. sódio e cloretos de potássio são ligeiramente solúveis em etanol. Uma vez que a molécula de etanol também tem uma extremidade não polar, que também se dissolve substâncias não polares, incluindo a maioria dos óleos essenciais , bem como numerosos agentes aromatizantes, corantes, e agentes medicinais.

Vários fenómenos invulgares estão associados com misturas de etanol e água. Misturas de etanol-água com menos volume do que os seus componentes individuais. Uma mistura de iguais volumes de etanol e água tem apenas 95,6% do volume de partes de etanol e água, que corresponde, sem mistura (a 15,56 ° C). A adição de mesmo uma pequena percentagem de etanol para água acentuadamente reduz a tensão superficial da água. Essa propriedade explica parcialmente o lágrimas de fenômeno vinho. Quando o vinho é rodado em um vidro, o etanol evapora-se rapidamente a partir da fina película de vinho na parede do vidro. Como seus diminui o conteúdo de etanol, aumenta a sua tensão superficial, e as contas de película fina para cima e desce o vidro em canais, em vez de como uma folha lisa.

Etanol e misturas de água com maior do que o etanol cerca de 50% são inflamável e facilmente inflamável. Este princípio foi utilizado para a prova alcoólico, que consistiu inicialmente na adição de pólvora para uma dada licor: se a mistura inflamada, considerou-se ser "à prova de 100". Soluções de etanol em água abaixo de etanol a 50%, em volume, podem também ser inflamável se a solução é vaporizada por aquecimento (como em alguns métodos de cozedura que requerem vinho a ser adicionado a uma panela quente, fazendo com que ele ferva de flash em vapor, que é em seguida, acendeu a "queimar" consumo excessivo de álcool).

Química

Etanol é classificado como um álcool primário, o que significa que o carbono ao qual o grupo hidroxilo se encontra ligado tem pelo menos dois átomos de hidrogénio ligados a ele também.

A química de etanol é, em grande parte ao da sua grupo hidroxilo.

Química ácido-base

Hidroxilo próton do etanol é muito fracamente ácido, ainda mais fraca do que a água. O pH de etanol a 100% é 7,33, em comparação com 7,00 para a água pura. O etanol pode ser quantitativamente convertida ao seu base conjugada, o etóxido de iões (CH 3 CH 2 O -), por reacção com um metal alcalino tais como de sódio :

2CH 3 CH 2 OH + 2 Na → 2CH 3 CH 2 ONa + H 2

Halogenação

Reage com etanol halogenetos de hidrogênio para produzir halogenetos de etilo, tais como cloreto de etilo e brometo de etilo:

CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 Cl + H2O

Reacção HCl requer um catalisador tal como cloreto de zinco . O cloreto de hidrogénio na presença do seu respectivo cloreto de zinco é conhecida como Reagente Lucas.

CH 3 CH 2 OH + HBr → CH 3 CH 2 Br + H2O

HBr requer de refluxo com um ácido sulfúrico catalisador.

Halogenetos de etilo também podem ser produzidos por reacção de etanol com mais especializado Os agentes de halogenação, tais como cloreto de tionilo para preparar o cloreto de etilo, ou tribrometo de fósforo para a preparação de brometo de etilo.

Formação de éster

Sob condições catalisadas por ácido, etanol reage com os ácidos carboxílicos para produzir acetato ésteres e água:

RCOOH + HOCH 2 CH 3 RCOOCH 2 CH 3 + H2O

Para esta reacção para produzir rendimentos úteis, é necessário remover a água da mistura reaccional à medida que é formado.

O etanol também pode formar ésteres com ácidos inorgânicos. Sulfato de dietilo e fosfato de trietilo, preparado por reacção de etanol com sulfúrico e ácido fosfórico , respectivamente, ambos os agentes são úteis em ethylating síntese orgânica. Acetato de nitrito, preparado a partir da reacção de etanol com nitrito de sódio e ácido sulfúrico , era anteriormente um amplamente utilizada diurético.

Desidratação

Dessecantes ácido forte, tal como ácido sulfúrico, causa a desidratação de etanol para formar tanto éter dietílico ou etileno :

2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H2O
CH 3 CH 2 OH → H 2 C = CH 2 + H2O

Qual o produto, éter dietílico ou etileno, predomina depende das condições de reacção precisas.

Oxidação

Combustão de etanol Numa cápsula

O etanol pode ser oxidado para se obter acetaldeído, e posteriormente oxidada em ácido acético . No corpo humano, estas reacções de oxidação são catalisadas pela enzimas. No laboratório, as soluções aquosas de agentes oxidantes fortes, tais como ácido crómico ou permanganato de potássio , para oxidar etanol ácido acético, e é difícil parar a reacção a acetaldeído em alto rendimento. O etanol pode ser oxidado em acetaldeído, sem sobre-oxidação para o ácido acético, fazendo-o reagir com piridínio crómico.

O produto de oxidação de etanol, ácido acético, é gasto como nutriente pelo corpo humano como acetil-CoA, em que o grupo acetilo pode ser passado como a energia utilizada para a biossíntese ou.

Cloração

Quando expostas a cloro , o etanol é oxidado e a sua ambos alfa de carbono clorado, para formar o composto, cloral.

4Cl 2 + C 2 H 5 OH → CCl 3 CHO + 5HCl

Combustão

Combustão de etanol forma dióxido de carbono e água :

C 2 H 5 OH (g) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H2O (l) (AH r = -1.409 kJ / mol)

Produção

94% de etanol desnaturado vendido num frasco para uso doméstico.

O etanol é produzido tanto como um petroquímica, através da hidratação de etileno , e biologicamente, pela fermentar açúcares com levedura . Qual processo é mais econômica é dependente dos preços vigentes de petróleo e de estoques de grãos para alimentação animal.

Hidratação de etileno

Etanol para uso industrial como matéria-prima é mais frequentemente feita a partir de estoques de alimentação de petroquímicos, tipicamente por o ácido - catalisada hidratação de etileno , representado pela equação química

C 2 H 4 (g) + H2O (g) → CH 3 CH 2 OH (l)

O catalisador é geralmente mais ácido fosfórico , adsorvida sobre um suporte poroso, tal como terra de diatomáceas ou carvão vegetal. Este catalisador foi usado pela primeira vez para a produção de etanol em larga escala pela A Shell Oil Company em 1947. A reacção é levada a cabo a com um excesso de vapor de alta pressão a 300 ° C.

Num processo mais antigo, primeiro praticado à escala industrial em 1930 pela Union Carbide, mas agora quase totalmente obsoletos, etileno foi hidratado indirectamente por reacção com concentrada de ácido sulfúrico para produzir sulfato de etilo, que foi então hidrolisado para produzir etanol e regenerar o ácido sulfúrico:

C 2 H 4 + H 2 SO 4 CH 3 CH 2 SO 4 H
CH 3 CH 2 SO 4 H + H2O → CH 3 CH 2 OH + H 2 SO 4

Fermentação

Etanol para uso em bebidas alcoólicas, e a maior parte do etanol para utilização como combustível, é produzido por fermentação. Quando certas espécies de levedura , mais importante ainda, Saccharomyces cerevisiae, metabolizar de açúcar, na ausência de oxigénio , que produzem etanol e dióxido de carbono . A equação química abaixo resume a conversão:

C 6 H 12 O 6 → 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2

O processo de cultura de levedura em condições de produzir álcool é chamado fermentação. Toxicidade do etanol para levedura limita a concentração de etanol obtida por infusão. As linhagens de leveduras mais tolerantes etanol pode sobreviver até cerca de 15% de etanol por volume.

O processo de fermentação deve excluir o oxigénio. Se o oxigênio está presente, fermento sofrer respiração aeróbia, que produz dióxido de carbono e água, em vez de etanol.

A fim de produzir etanol a partir de materiais de amido, tais como grãos de cereais , o amido devem primeiro ser convertidos em açúcares. Na fabricação de cerveja de cerveja , este tem sido tradicionalmente realizado por permitir que o grão para germinar, ou malte, o que produz enzima, amilase. Quando o grão maltado é purê, a amilase converte os amidos em açúcares restantes. Para o etanol combustível, a hidrólise do amido em glucose pode ser realizada mais rapidamente por tratamento com ácido sulfúrico diluído, com fungos amilase produzida, ou alguma combinação dos dois.

O etanol celulósico

Açúcares para fermentação de etanol pode ser obtido a partir de celulose. Até recentemente, no entanto, o custo do enzimas celulase capazes de hidrolisar a celulose tem sido proibitivo. O canadense empresa Iogen trouxe a primeira usina de etanol à base de celulose em operação em 2004. A sua principal consumidor até agora tem sido o governo canadense, que, juntamente com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, tem investido fortemente na comercialização de etanol celulósico. Implantação de esta tecnologia pode transformar um número de subprodutos agrícolas que contêm celulose, tais como sabugo de milho, palha, e serragem, em recursos energéticos renováveis. Outras empresas de enzimas estão a desenvolver fungos geneticamente modificadas que produzem grandes volumes de enzimas de celulase, xilanase e hemicelulase. Estes seriam converter resíduos agrícolas, como palha de milho, palha de trigo e bagaço de cana-de-açúcar e culturas energéticas, tais como switchgrass em açúcares fermentáveis.

Materiais de celulose de suporte também contêm tipicamente outros polissacáridos, incluindo hemicelulose. Quando hidrolisado, se decompõe em hemicelulose na maior parte açúcares de cinco carbonos, tais como xilose. S. cerevisiae, a levedura mais vulgarmente utilizados para a produção de etanol, não pode metabolizar xilose. Outras leveduras e bactérias estão sob investigação para fermentar a xilose e outros pentoses em etanol.

Em 14 de janeiro de 2008 , A General Motors anunciou uma parceria com a Coskata, Inc. A meta é produzir etanol celulósico mais barato, com uma eventual meta de US $ 1 por galão de combustível. A parceria pretende começar a produzir o combustível em grande quantidade até o final de 2008. Até 2011 uma planta em escala total virá em linha, capaz de produzir 50-100.000.000 de galões de etanol por ano.

Tecnologias em perspectiva

O bactéria anaeróbica Ljungdahlii Clostridium, recentemente descoberto em resíduos de frango comerciais, pode produzir etanol a partir de fontes de carbono simples, incluindo gás de síntese, uma mistura de monóxido de carbono e hidrogénio que pode ser gerado a partir do parcial combustão de ambos os combustíveis fósseis ou biomassa. A utilização destas bactérias para produzir etanol a partir de gás de síntese progrediu para o estágio de planta piloto na instalação de energia em BRI Fayetteville, Arkansas.

Outra tecnologia prospectivo é a usina de etanol de circuito fechado. O etanol produzido a partir do milho tem um número de críticos que sugerem que é principalmente apenas reciclado combustíveis fósseis por causa da energia necessária para crescer o grão e convertê-lo em etanol. Há também a questão da concorrência com uso de milho para a produção de alimentos. No entanto, a usina de etanol em circuito fechado tenta abordar essa crítica. Em uma fábrica em ciclo fechado, a energia para a destilação vem do estrume fermentado, produzido a partir de bovinos que foram alimentados com os subprodutos da destilação. O estrume restante é então usado para fertilizar o solo utilizado para cultivar o grão. Um tal processo deverá ter um requisito de combustível fóssil muito menor.

Embora numa fase inicial da investigação, há algum desenvolvimento de métodos de produção alternativos que utilizam os estoques de alimentação, tais como os resíduos urbanos ou de produtos reciclados, casca de arroz, bagaço de cana, árvores de pequeno diâmetro, lascas de madeira, e switchgrass.

Ensaio

Espectro infravermelho próximo de etanol líquido.

Cervejarias e usinas de biocombustíveis empregam dois métodos para medir a concentração de etanol. Sensores de etanol infravermelhos medem a freqüência vibracional de etanol dissolvido utilizando a banda de CH em 2900 cm-1. Este método utiliza um sensor de estado sólido relativamente barato que compara a banda CH com um intervalo de referência para o cálculo do teor de etanol. O cálculo faz uso do A lei de Beer-Lambert. Em alternativa, por medição da densidade do material de partida e a densidade do produto, utilizando um densímetro, a mudança em densidade durante a fermentação indica o teor de álcool. Este método barato e indireta tem uma longa história na indústria de produção de cerveja.

Purificação

Hidratação de etileno ou cervejeira produz uma mistura de etanol-água. Para a maioria das utilizações industriais e de combustível, o etanol deve ser purificado. A destilação fraccionada pode concentrar-se o etanol para 95,6% em peso (89,5% molar). Esta mistura é um azeotropar com um ponto de ebulição de 78,1 ° C, e não pode ser ainda purificado por destilação.

Num processo industrial comum para se obter o álcool absoluto, uma pequena quantidade de benzeno é adicionada espírito rectificado e a mistura é então destilada. ?lcool absoluto é obtido na terceira fracção, que destila sobre a 78,3 ° C (351,4 K ). Porque uma pequena quantidade de benzeno utilizado permanece na solução, álcool absoluto produzido por este método não é apropriado para consumo, como o benzeno é cancerígenos.

Há também um processo de produção de álcool absoluto pela dessecação utilizando glicerol. O álcool produzido por este método é conhecido como o álcool espectroscópica - assim chamado porque a ausência de benzeno torna-o adequado como um solvente em espectroscopia .

Outros métodos para a obtenção de etanol absoluto incluem dessecação utilizando adsorventes, tais como amido ou zeólitos adsorvem água, os quais preferencialmente, bem como e destilação azeotrópica destilação extrativa.

Tipos de etanol

?lcool desnaturado

Etanol puro e bebidas alcoólicas são fortemente tributados. O etanol tem muitas aplicações que não envolvam o consumo humano. Para aliviar a carga fiscal sobre esses aplicativos, a maioria das jurisdições renunciar ao imposto quando os agentes foram adicionados ao etanol para torná-las impróprias para o consumo humano. Estes incluem agentes tais como amargor benzoato de denatónio, bem como toxinas, tais como metanol , nafta, e piridina.

Etanol absoluto

?lcool absoluto ou anidro geralmente refere-se a etanol purificada, contendo não mais do que um por cento de água . ?lcool absoluto não destinados ao consumo humano, muitas vezes contém vestígios de benzeno tóxica (usado para remover a água por destilação azeotrópica). Geralmente este tipo de etanol é usado como solventes para laboratório e ambientes industriais onde a água vai interromper uma reação desejada.

O etanol puro é classificado como 200 prova nos EUA, o que equivale a 175 graus prova no sistema do Reino Unido.

Uso

Como combustível

Tipo de combustível MJ / l MJ / kg Pesquisa
octano
número
Etanol 23,5 31,1 129
Metanol 17,9 19,9 123
Gasolina Comum 34,8 44,4 Min 91
Gasolina premium Min 95
Gasolina de aviação
(Gasolina de alta octanagem, não combustível Jet)
33.5 46,8
Gasohol
(90% de gasolina + 10% de etanol)
33,7 93/94
Autogas ( GLP)
(60% de propano + 40% Butano)
26,8
Gás natural liquefeito 25,3 ~ 55
Diesel 38,60 45.41 25
Volumétrico densidade de energia de cerca de combustíveis em comparação com etanol:

O maior uso único de etanol é como um motor e combustível aditivo de combustível. As maiores indústrias de etanol combustível nacional existem no Brasil (a gasolina vendida no Brasil contém pelo menos 20% de etanol e álcool anidro também é usado como combustível).

Henry Ford concebeu o primeiro automóvel produzido em massa, o Modelo T Ford famoso, para ser executado em anidro puro (etanol) de álcool - ele disse que era "o combustível do futuro". Hoje, no entanto, 100% de etanol puro não é aprovado como combustível para veículos automóveis em os EUA, embora em relação à gasolina, etanol cortes das emissões de gases venenosos (monóxido de carbono, óxidos nitrosos, dióxido de enxofre) e produz menos gases de efeito estufa que causam o clima global alterar. Adicionado à gasolina, o etanol também reduz a formação de ozono ao nível do solo, diminuindo as emissões de compostos orgânicos voláteis e hidrocarbonetos, diminuindo benzeno carcinogénico e butadieno, e as emissões de partículas de combustão de gasolina.

Hoje, quase metade dos carros brasileiros são capazes de usar 100% de etanol como combustível, que inclui motores só de etanol e motores flex-fuel. Motores flex-fuel no Brasil são capazes de trabalhar com todo o etanol, toda a gasolina ou qualquer mistura de ambos. Em os EUA veículos flex-fuel pode ser executado em 0% a 85% de etanol (15% de gasolina), já que as misturas de etanol mais elevados ainda não são permitidos. Brasil apoia esta população de automóveis de queima de etanol com grande infra-estrutura nacional, que produz etanol a partir cultivado internamente cana-de-açúcar . A cana de açúcar não só tem uma maior concentração de sacarose do que o milho (cerca de 30%), mas é também muito mais fácil de extrair. O bagaço gerado pelo processo não é desperdiçado, mas é utilizado em centrais de energia de combustível como uma surpreendentemente eficiente para produzir energia eléctrica.

A produção mundial de etanol em 2006 foi de 51 bilhões de litros, (13,5 bilhões de galões), com 69% da oferta mundial vindo do Brasil e dos Estados Unidos.

A indústria do etanol combustível dos Estados Unidos está amplamente baseado em milho . De acordo com a Associação de Combustíveis Renováveis, em 30 de outubro de 2007, 131 etanol de grãos bio-refinarias nos Estados Unidos têm a capacidade de produzir 7,0 bilhões de litros de etanol por ano. Um adicional de 72 projetos de construção em andamento (em os EUA) pode adicionar 6,4 bilhões de galões de nova capacidade nos próximos 18 meses. Ao longo do tempo, crê-se que uma porção de material da ~ 150 mil milhões de galões por ano para a gasolina mercado vai começar a ser substituído por etanol.

O Act de 2005 Política Energética exige que 4 bilhões de galões de "combustíveis renováveis" ser usado em 2006 e este requisito vai crescer a uma produção anual de 7,5 bilhões de galões até 2012.

A Ford Taurus "alimentada por etanol queima limpa" de propriedade da cidade de Nova York .

Nos Estados Unidos, o etanol é o mais geralmente misturado com gasolina como uma mistura de etanol a 10% apelidado "gasóleo". Esta mistura é amplamente vendidos em todo os EUA Centro-Oeste, e nas cidades exigidos pela 1990 Clean Air Act para oxigenar sua gasolina durante o inverno.

Controvérsia

É discutível se o etanol como um combustível automotivo resultados em um ganho líquido de energia ou perda. Conforme relatado em "O Balanço Energético de Milho Etanol: uma Atualização", a energia voltou em energia investida ( EROEI) para o etanol feito de milho em os EUA é 1,34 (que produz 34% mais energia do que é necessário para produzi-lo). Energia de entrada inclui fertilizantes à base de gás natural, equipamentos agrícolas, transformação de milho ou outros materiais, e transporte. No entanto, outros investigadores relatam que a produção de etanol consome mais energia do que produz. Uma pesquisa recente sugere que as culturas celulósicas, tais como switchgrass proporcionar uma melhor produção de energia líquida, produzindo mais de cinco vezes mais energia do que o total utilizado para produzir a colheita e convertê-los em combustível. Se esta pesquisa é confirmada, culturas celulósicas provavelmente irá deslocar milho como cultura principal combustível para a produção de bioetanol.

Ambientalistas, criadores de gado, e os oponentes dos subsídios dizem que o aumento da produção de etanol não vai cumprir as metas de energia e podem danificar o meio ambiente, ao mesmo tempo fazendo com que os preços dos alimentos em todo o mundo a subir. Alguns dos subsídios controversos no passado incluíram mais de US $ 10 bilhões para Archer Daniels-Midland-desde 1980. Os críticos também especulam que o etanol é mais amplamente utilizado, mudando as práticas de irrigação pode aumentar muito a pressão sobre os recursos hídricos. Em outubro de 2007, 28 grupos ambientais criticaram a Renewable Fuels Padrão (RFS), um esforço legislativo destinado a aumentar a produção de etanol, e disse que a medida vai "levar a danos graves ao ambiente e um sistema de produção de biocombustíveis que não vai beneficiar os agricultores familiares. não ..will promover a agricultura sustentável e não vai mitigar a mudança climática global. " Artigos recentes também culpou a produção de etanol subsidiado para o aumento de quase 200% dos preços do leite desde 2004, apesar de que é contestado por alguns.

O petróleo tem tido historicamente uma muito maior EROEI do que o etanol produzido em agricultura, de acordo com alguns. No entanto, o óleo deve ser refinado em gasolina antes que possa ser usado para combustível de automóveis. Refino, bem como a exploração e perfuração, consome energia. A diferença entre a energia do combustível (energia de saída) e a energia necessária para produzir (energia de entrada) é muitas vezes expressa como uma percentagem da energia de entrada e chamado ganho líquido de energia (ou perda). Vários estudos lançados em 2002 estima-se que o ganho de energia líquida para etanol de milho é entre 21 e 34 por cento. Em comparação, produção de gasolina produz uma perda líquida de energia de entre 19 e 20 por cento. A perda de energia líquida para MTBE é de cerca de 33 por cento. Quando adicionado ao etanol pode substituir a gasolina MBTE como antidetonante agente sem envenenamento de água potável como MBTE faz. Mais práticas agrícolas e melhorias de produção de etanol poderá levar a um aumento no ganho líquido de energia etanol no futuro. Consumir reservas conhecidas de petróleo está aumentando a exploração de petróleo e energia perfuração consumo que está reduzindo óleo EROEI (e Balanço Energético) ainda mais.

Os opositores afirmam que a produção de etanol não resultar em um ganho líquido de energia ou que as consequências da produção em grande escala de etanol para a indústria alimentar e meio ambiente, compensar os ganhos potenciais de etanol. Estimou-se que "se cada saca de US milho , trigo , arroz e soja foram usadas para produzir etanol, que cobriria apenas cerca de 4% de De energia dos EUA precisa em uma base líquida. "Muitas das questões levantadas provavelmente poderia ser fixado por meio de técnicas agora em desenvolvimento que produzem etanol a partir de resíduos agrícolas, como resíduos de papel, switch grass, e outros materiais, mas EIA prevê défice significativo na celulósico Produção de Biocombustíveis Comparado a meta estabelecida pelo Renewable Fuel Standard.

Os defensores citam os ganhos potenciais para a economia dos EUA, tanto de produção de combustível doméstica e aumento da demanda por milho. Cálculos otimistas projetam que os Estados Unidos são capazes de produzir etanol suficiente para substituir completamente o consumo de gasolina.

No Estados Unidos , o tratamento regulamentar e fiscal preferencial de combustíveis automotivos etanol introduz complexidades além de seus economia de energia sozinho. Fabricantes de automóveis norte-americanos têm em 2006 e 2007 promoveu uma mistura de 85% de etanol e 15% gasolina, comercializado como E85, e suas veículos flex-fuel, por exemplo, GM " Verde vivo, a campanha vai amarelo ". A motivação aparente é a natureza da US Normas Corporate Average Fuel Economy (CAFE), que dão um bônus eficiência de combustível 54% eficaz para veículos capazes de funcionar com 85% de álcool se mistura sobre veículos não adaptados para rodar em 85% as misturas de álcool. Além desse ímpeto orientado a fabricante de automóveis para 85% misturas de álcool, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos tinha autoridade para impor que as proporções mínimas de compostos oxigenados ser adicionado à gasolina automotiva em bases regionais e sazonais a partir de 1992 até 2006 em uma tentativa de reduzir a poluição atmosférica, em particular ozono ao nível do solo e poluição atmosférica . No Estados Unidos da América , os incidentes de terc-metilo (iary) butil éter ( MTBE) contaminação das águas subterrâneas foram registrados na maioria dos 50 estados e do Estado de Califórnia proibição 's sobre o uso do MTBE como aditivo à gasolina tem impulsionado ainda mais o uso mais difundido de etanol como oxidante do combustível mais comum.

A 07 de fevereiro de 2008 Associado artigo de imprensa declarou: "O uso difundido de etanol de milho poderia resultar em quase o dobro das emissões de gases com efeito de estufa como o gasolina que iria substituir por causa das mudanças de uso da terra esperados, os pesquisadores concluíram quinta-feira. O estudo desafia a corrida aos biocombustíveis como uma resposta para o aquecimento global. "

Combustível de foguete

O etanol foi utilizada como combustível no início de bipropelente veículos de foguetes, em conjunto com um oxidante, tal como oxigénio líquido. O alemão Foguete V-2 da II Guerra Mundial , creditado com o início da era espacial, o etanol utilizado, misturado com água para reduzir a temperatura da câmara de combustão. A equipe de design da V-2 ajudou a desenvolver US foguetes após a Segunda Guerra Mundial, incluindo o movido a etanol Redstone foguete, que lançou o primeiro satélite norte-americano. ?lcoois caiu em desuso geral como combustíveis de foguetes mais eficientes foram desenvolvidos.

Bebidas alcoólicas

O etanol é o principal constituinte psicoativa em bebidas alcoólicas, com efeitos depressores para o sistema nervoso central. Tem um modo complexo de acção e afecta múltiplos sistemas no cérebro, notavelmente os actos de etanol como um agonista para os receptores GABA. Psicoactivos similares incluem aqueles que também interagir com Os receptores de GABA, tal como ácido gama-hidroxibutírico. O etanol é metabolizado pelo corpo como um nutriente carboidrato cedência de energia, uma vez que metaboliza em acetil-CoA, um intermediário comum com glicose metabolismo, que pode ser utilizada para produzir energia na ciclo do ácido cítrico ou por biossíntese.

As bebidas alcoólicas variam consideravelmente no seu teor de etanol e nos géneros alimentícios a partir dos quais eles são produzidos. A maioria das bebidas alcoólicas podem ser amplamente classificados como bebidas fermentadas, bebidas feitas pela acção da levedura em produtos alimentares açucarados, ou como bebidas destiladas , bebidas cuja preparação envolve concentrando o etanol em bebidas fermentadas por destilação . O teor de etanol de uma bebida é normalmente medida em termos da fracção de volume de etanol na bebida, expresso quer em percentagem ou em unidades prova alcoólicas.

As bebidas fermentadas podem ser classificados pelo produto alimentar a partir da qual eles são fermentados. Beers são feitos a partir de grãos de cereal ou outros materiais ricos em amido, vinhos e sidras de sucos de frutas , e meads de mel . Culturas ao redor do mundo fizeram bebidas fermentadas a partir de inúmeros outros géneros alimentícios e nomes de locais e nacionais para diversas bebidas fermentadas não faltam.

Bebidas destiladas são feitas por destilação bebidas fermentadas. Grandes categorias de bebidas destiladas incluem uísques , destilados a partir de grãos de cereais fermentados; aguardentes, destilada a partir de sucos de frutas fermentadas, e rum, destilado de fermentados melaço ou cana suco. Vodka e similares espíritos de grãos neutros pode ser destilado a partir de qualquer material fermentado (grãos ou batatas são os mais comuns); esses espíritos são tão completamente destilada que há gostos, desde o material de partida particular, permanecem. Numerosas outras bebidas espirituosas e licores são preparados infundindo sabores de frutas , ervas, e especiarias em bebidas destiladas. Um exemplo é tradicional gin, que é criado através da infusão bagas de zimbro em um álcool de cereais neutro.

Em algumas bebidas, o etanol é concentrada por outros meios que não a destilação. Applejack é tradicionalmente feito por congelar destilação, pelo qual a água é congelada fora de fermentado cidra da maçã, deixando uma mais líquido rico em etanol para trás. Eisbier (mais comumente, Eisbock) é também congelar-destilada, com cerveja como a bebida de base. Os vinhos enriquecidos são preparados pela adição de aguardente ou algum outro espírito destilada para vinho parcialmente fermentado. Isso mata o fermento e conserva algumas das açúcar no suco de uva; tais bebidas não são apenas mais rico em etanol, mas são muitas vezes mais doce do que outros vinhos.

As bebidas alcoólicas são por vezes utilizados na culinária, não só por seus sabores inerentes, mas também porque o álcool dissolve compostos de aroma hidrofóbico que a água não pode.

Matéria-prima

O etanol é um importante ingrediente industrial e tem uso generalizado como um produto químico de base para outros compostos orgânicos. Estes incluem acetato halogenetos, acetato ésteres, éter dietílico, ácido acético , butadieno, e etílicos aminas .

Uso anti-séptico

O etanol é utilizado em medicina e em toalhetes antibacteriana mais comum desinfectante para as mãos géis com uma concentração de cerca de 62% ( percentagem em peso, não volume) como um anti-séptico. Etanol mata organismos por desnaturação suas proteínas e dissolvendo os lípidos e é eficaz contra a maioria das bactérias e fungos , e vários vírus , mas é ineficaz contra bactérias esporos.

Uso Antidote

O etanol pode ser usado como um antídoto para o envenenamento por tóxicos outros álcoois, em particularmetanoleetilenoglicol. Etanol compete com outros álcoois para aenzima álcool desidrogenase, evitando o metabolismo na tóxicoaldeído ede ácido carboxílicoderivados.

Outros usos

  • O etanol é facilmente miscível em água e é um bom solvente . O etanol é menos polar do que a água e usado em perfumes, tintas e tinturas.
  • O etanol também é usado em design e arte esboço marcadores, tais comoCopic, eTria.

Efeito em seres humanos

Superficialmente, o etanol evoca uma sensação semelhante calor distintivo na boca e uma sensação de ardor na pele. No corpo que é metabolizada de outras substâncias, que afecta o sistema nervoso central, em particular. O efeito varia entre os indivíduos, e pode ser pior quando aplicado, além de certas drogas, tais como opiáceos ou benzodiazepinas.

BAC (mg / dL) Sintomas
50 Euforia, loquacidade, relaxamento
100 Depressão do sistema nervoso central, motora e função sensorial, cognição prejudicada
> 140Diminuição do fluxo sanguíneo para o cérebro
300 Estupefação, possível inconsciência
400 Possivelmente morte
> 550 Expiração

Superficial

Etanol puro evoca nenhuma sensação de gosto, mas um forte e distinto sensação de cheiro. Por outro lado, produz uma sensação de calor, como característica, quando posta em contacto com a lingueta ou membranas mucosas, o que explica os seus efeitos em bebidas alcoólicas. Quando aplicado em feridas abertas (como para a desinfecção) que produz uma forte sensação de ardor. Etanol puro ou altamente concentrado pode danificar permanentemente tecidos vivos por contacto. Etanol aplicada a pele intacta resfria a pele rapidamente através da evaporação.

Metabolismo

Etanol dentro do corpo humano é convertido em acetaldeído por desidrogenase de álcool e, em seguida, em ácido acético por acetaldeído desidrogenase. O produto do primeiro passo desta repartição, acetaldeído, é mais tóxico do que o etanol. Acetaldeído está ligada à maior parte dos efeitos clínicos de álcool. Tem sido demonstrado que o aumento do risco de desenvolver cirrose do fígado, várias formas de cancro, e alcoolismo.

Efeitos cognitivos

O etanol é um depressor do sistema nervoso central e tem efeitos psicoactivos significativas em doses subletais; para fins específicos, consulte os efeitos do álcool sobre o corpo por dose. Com base em suas habilidades para mudar a consciência humana, o etanol é considerado uma droga. morte por consumo de álcool etílico é possível quando o nível de álcool no sangue atinge 0,4%. Um nível no sangue de 0,5% ou mais é geralmente fatal. Níveis de até menos do que 0,1% podem causar intoxicação, com inconsciência frequentemente ocorrendo a 0,3-0,4%.

A quantidade de etanol no corpo é normalmente quantificada pelo teor de álcool no sangue (alcoolemia), os miligramas de etanol por 100 mililitros de sangue. A tabela à direita resume os sintomas de consumo de etanol. Pequenas doses de etanol geralmente produzem euforia e relaxamento; pessoas que experimentam estes sintomas tendem a se tornar falador e menos inibidos, e pode apresentar um mau julgamento. Em doses mais elevadas (BAC> 100 mg / dl), atos de etanol como um sistema nervoso central , produzindo depressivo em doses progressivamente maiores, função sensorial e motora, desacelerou cognição, estupefação, inconsciência e possível morte.

Nos Estados Unidos, cerca de metade das mortes em acidentes de carro ocorrem em acidentes relacionados ao álcool. Não existe um nível completamente seguro de álcool para dirigir; o risco de um fatal acidente de carro se eleva com o nível de álcool no sangue do condutor. No entanto, a maioria leis de dirigir alcoolizado que regem os níveis aceitáveis ​​no sangue durante a condução ou operação de máquinas pesadas definir limites máximos típicos de entre 0,05% ou 0,08%.

Interação medicamentosa

Etanol interage de forma nociva com um número de outras drogas, incluindobarbitúricos,benzodiazepinas,narcóticos, efenotiazinas

A magnitude do efeito

Alguns indivíduos tem formas menos eficazes de um ou ambos os enzimas metabolizadoras, e pode apresentar sintomas mais graves de consumo de etanol do que os outros. Por outro lado, aqueles que adquiriram etanol tolerância têm uma maior quantidade destas enzimas, e metabolizar etanol mais rapidamente.

Outros efeitos

A utilização frequente de bebidas alcoólicas também foi demonstrado ser um importante factor que contribui para casos de níveis sanguíneos elevados detriglicéridos.

Etanol em si não é um agente cancerígeno, mas os efeitos sobre o fígado quando ingerida pode contribuir para a supressão imune. Como tal, o consumo de etanol pode ser um fator agravante em cancros resultantes de outras causas.

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