Domowa stacja „etanolowa” na... cukrze i drożdżach
Opracowano na podstawie materiałów firmy E-Fuel Corporation

W maju br. amerykańska firma E-Fuel Corporation ogłosiła przystąpienie do produkcji pierwszego w świecie kompaktowego urządzenia o nazwie MicroFueler wytwarzającego etanol i tankującego nim pojazdy w warunkach domowych.
Firma została założona w 2007 r. przez przedsiębiorcę Toma Quinna i naukowca Floyda Butterfielda w celu opracowania i zbudowania wydajnej mikrorafinerii etanolu dla zmniejszenia zależności użytkowników samochodów od paliw naftowych. Misją firmy stało się więc dostarczenie paliwa lepszego od benzyny, przyjaznego dla środowiska, a przy tym tańszego i łatwo dostępnego.

Obecnie w Stanach Zjednoczonych wszystkie samochody są napędzane mieszaniną etanolu i benzyny. Dostępne są paliwa o różnym składzie (np. E85 zawiera 85% etanolu i 15% benzyny). Wszystkie samochody mogą zostać przystosowane nawet do czystego etanolu pod warunkiem wyposażenia w urządzenie umożliwiające jego spalanie. Silniki licznych wytwórców są już fabrycznie dostosowane do pracy z paliwem zawierającym 85% etanolu bez żadnych modyfikacji. Uwzględniając rozmaite preferencje użytkowników, wynalazek pozwala na uzyskanie nie tylko czystego etanolu, lecz także mieszaniny etanolu i benzyny w założonej proporcji. Dzięki temu właściciel może pobierać paliwo o optymalnym składzie dostosowanym do posiadanego pojazdu. Zawartość etanolu w paliwie wywiera istotny wpływ na parametry pracy silnika, w szczególności na jego sprawność. Obecność etanolu zwiększa sprawność dzięki wyższej - w porównaniu z benzyną - liczbie oktanowej i wolniejszemu spalaniu. Dlatego na przykład samochody uczestniczące w wyścigach IndyCar (m.in. Honda) używają paliwo zawierające wyłącznie etanol. Przy spalaniu tego paliwa wydziela się aż o 85% mniej związków węgla niż przy stosowaniu benzyny.

Krytycy produkcji etanolu wyrażają obawy o zagrożenia dla środowiska i klimatu światowego w razie nadmiernego wycinania lasów dla uwolnienia obszarów pod uprawy roślin przeznaczonych do produkcji biopaliw. Tymczasem technologia firmy E-Fuel bazuje na cukrach, nie zaś na skrobi roślinnej. Wytwarzanie etanolu z trzciny cukrowej jest pod względem emisji CO2 sześciokrotnie wydajniejsze od technologii opartej np. na zbożach. W odróżnieniu od tych ostatnich, na świecie występuje znaczna nadpodaż trzciny cukrowej; obecnie zbiera się łącznie 1,3 mld ton tego surowca. Nadwyżka ta posiada tendencję narastającą w miarę spadku konsumpcji cukru przez społeczeństwa większości krajów.

Wytwarzanie etanolu w domowym urządzeniu MicroFueler jest mniej energochłonne niż w dużych zakładach przetwórczych dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii filtracji membranowej oraz pozbawionych spalania procesów fermentacji i destylacji. Ponadto w metodzie tej wyeliminowano straty etanolu spowodowane odparowaniem, które sięgają 20% w przypadku tradycyjnego transportu paliwa od wytwórni do stacji tankowania. Inną zaletą wynalazku E-Fuel jest możliwość uniezależnienia się od źródła energii elektrycznej niezbędnej do procesu produkcyjnego. W odróżnieniu od dużych zakładów, zasilanych z sieci elektroenergetycznych MicroFueler może pracować nawet zasilany wyłącznie z niewielkiego lokalnego źródła energii odnawialnej (np. baterii fotoelektrycznej).
Wytwarzanie etanolu w warunkach domowych jest dozwolone zarówno w USA jak i większości krajów świata. W Stanach Zjednoczonych zezwolenia na produkcję do 10 000 galonów rocznie (1 galon = 3,785 litra) wydaje Departament Skarbu, oczywiście przy spełnieniu wymogów bezpieczeństwa.
MicroFueler pracuje bez niebezpiecznego spalania, a substancje użyte w procesie destylacji są nieszkodliwe. Amerykańskie przepisy zezwalają również na przechowywanie etanolu w gospodarstwie domowym, tym bardziej że występuje on w licznych produktach domowego użytku m.in. substancjach czyszczących, lekarstwach oraz jako składnik paliw. Dla większego bezpieczeństwa przepisy federalne nakazują jednak produkować i gromadzić to paliwo poza budynkiem mieszkalnym.

Podana przez E-Fuel cena mikrowytwórni etanolu wynosi 9995 USD, przy czym obywatele USA mogą uzyskać obniżkę podatku, która zmniejsza wspomnianą kwotę o 30%. Dodatkowo w niektórych stanach udziela się kolejnego rabatu w wysokości 20%. Nabywca urządzenia posiadający dwa samochody może oczekiwać zwrotu poniesionego kosztu zakupu po okresie około 1,5 roku. Czas ten wyznaczono dla ceny 3,50 dolara za galon benzyny i średniego kosztu wytworzenia galonu etanolu w MicroFueler wynoszącego 1,25 dolara. Tę ostatnią wartość można obniżyć do zaledwie 10 centów za galon pod warunkiem wykorzystania pozostałości napojów alkoholowych zamiast cukru. Urządzenie będzie produkowane od czwartego kwartału br. w Kalifornii i Chinach, ale już obecnie przyjmowane są zamówienia na jego zakup.

Do wytwarzania etanolu najlepszy jest cukier krystaliczny używany powszechnie do celów spożywczych. W eksploatacji MicroFueler przypomina domową pralkę automatyczną. Do pracy wymaga zasilania 110 lub 220 V oraz bieżącej wody. Pobór mocy elektrycznej nie przekracza 150 W. Produkty reakcji w postaci czystych ścieków zawierających pozostałości drożdży można odprowadzać do komunalnej kanalizacji. MicroFueler przewidziano do zabudowy poza budynkiem mieszkalnym np. w podwórzu lub pomieszczeniu gospodarczym. Urządzenie wyposażono fabrycznie w elastyczny wąż o długości ok. 15 m, za pomocą którego można tankować pojazd lub napełniać inny zbiornik. Dla uniemożliwienia ingerencji nieupoważnionych osób, posiada elektroniczną blokadę pracy pompy i mechaniczne odcięcie węża. Oczywiście w pobliżu stanowiska zakazane jest używanie otwartego ognia lub źródła ciepła.

Jednak sam MicroFueler jest niepalny, a przy tym nie stosuje ognia podczas produkcji etanolu. Dla wytworzenia określonej ilości etanolu niezbędna jest 5-krotnie większa ilość wody. Głównym składnikiem wsadu jest cukier zmieszany ze specjalną zaprawą drożdżową (EFuel 100-EM). Przygotowaną mieszaninę cukru i drożdży można nabywać u autoryzowanych dystrybutorów urządzenia, bądź też użytkownik może przyrządzać ją samodzielnie. Po zmieszaniu tych substancji z wodą rozpoczyna się proces fermentacji, której końcowym produktem jest etanol. Wytwórca dopuszcza użycie również innego surowca roślinnego jak trzciny cukrowej, buraków lub ziaren zbóż, lecz powoduje to obniżenie wydajności etanolu. Zamiast wymienionych surowców możliwe jest także przetwarzanie cieczy zawierających alkohol etylowy (np. resztki napoi alkoholowych z browarów, barów itp.). W trakcie fermentacji cukru z dwóch galonów cukru (4,5 – 6 kg) uzyskuje się jeden galon etanolu. Po zakończeniu tej fazy procesu rozcieńczony roztwór przepływa do układu destylacji, gdzie po odparowaniu i przejściu przez membrany ulega ostatecznej konwersji na etanol. Natomiast w trybie odzysku alkoholu z cieczy w zbiorniku fermentacyjnym przetwarzanych jest do 250 galonów roztworów alkoholowych, które są podawane bezpośrednio do układu destylacji. W tym przypadku oczywiście nie są potrzebne drożdże. W obu trybach pracy MicroFueler nie wymaga nadzoru ze strony użytkownika. Przy ciągłym wykorzystaniu urządzenia możliwe jest uzyskanie w ciągu tygodnia 35 galonów etanolu z około 210 kg cukru. Zapewnia to dwukrotne tankowanie do pełna zwykłego samochodu osobowego.

Współtwórca wynalazku T. Quinn przypomina: „Henry Ford rozpoczął rewolucję motoryzacyjną w oparciu o etanol, przewidując że to odnawialne i dostępne medium stanie się „paliwem przyszłości”. Gdyby nie przepisy prohibicji lat 20. i rozwój przemysłu naftowego, etanol być może nigdy nie utraciłby swej atrakcyjności. Firma E-Fuel spełni przewidywanie Forda i umożliwi konsumentom uniezależnienie się od paliw organicznych (naftowych)”.