l9v15ve
1. Alcoolii -; prezentare generala

De obicei cand rostim cuvantul "alcool" ne gandim la spirtul medicinal sau la bauturile spirtoase, dar aceste tipuri de alcooli contin o anumita substanta organica numita etanol. Alcoolii sunt unii dintre cei mai utilizati si cunoscuti compusi chimici. De fapt un alcool este un compus organic care are cel putin o grupare hidroxil legata de un atom de carbon saturat. Dintre acestia fac parte metanolul, etanolul, butanolul si propanolul, acestia formand serii omoloage.

Proprietatile alcoolilor

Alcoolii alifatici pot exista in forme izomerice incepand de la propanol in sus. Alti compusi, ca fenolii sau enolii, pot contine grupe de hidroxil, dar din cauza ca sunt atasate direct carbonilor nesaturati se pot comporta diferit. In fenoli si enoli electronegativitatea puternica a atomilor de oxigen face ca acesta sa atraga electroni din inelul aromatic sau din legaturile duble, ca si din atomii de hidrogen din gruparile hidroxil. Acest lucru face ca legatura carbon-oxigen sa fie mai puternica si astfel sa reactioneze mai greu cu alti compusi.
Alcoolul benzilic este considerat un alcool deoarece, chiar daca are structura un inel aromatic, gruparea hidroxil nu este legata direct de acest inel. Anumiti alcooli sunt complet miscibili in apa in orice proportii. Acest lucru se datoreaza puternicii Punti de hidrgen care se stabileste intre oxigenul puternic electronegativ (din hidroxil) si hidrogenul ionic din apa.
Moleculele de apa sunt atrase mai tare de moleculele de etanol decat intre ele. Din acest motiv etanolul amestecat cu apa produce un amestec care are volumul mai mic decat suma celor doua lichide luate separat. Puterea acestei atractii dintre moleculele de etanol si apa le impinge mai aproape scazand astfel volumul amestecului si crescand densitatea acestuia, in ciuda faptului ca etanolul are densitatea mai mica decat cea a apei. Etanolul (si alti compusi) formeaza astfel ceea ce se numeste un amestec azeotropic cu apa. Chiar daca cele doua substante au puncte de fierbere diferite (78 respectiv 100 grade Celsius) puterea atractiei intre ele le face ca la temperatura de 78,1 grade Celsius ele sa se distileze impreuna ca un amestec compact.
Alcoolii mai usori (metanol, etanol) sunt lichide mobile la temperatura camerei. Inaintand in seria omoloaga, cu cat numarul atomilor de carbon creste, alcoolii au tendinta de a forma lichide mai vasocase, chiar solide moi. De asemenea, punctele de fierbere si topire cresc odata cu cresterea numaruli de atomi de carbon.

Raspandirea si producerea alcoolilor

Alcoolii se gasesc intr-o varietate de situatii.
Etanolul se poate produce natural, ca zaharuri din fructele rascoapte cu ajutorul enzimelor in procesul de fermentatie. Aceasta este baza industrei bauturilor alcoolice, chiar daca aici se folosesc mult mai multe ingrediente si procesul este realizat cu grija. Etanolul se poate obtine industrial din reactia etenei cu apa prin procesul de hidratare.
Metanolul este produs prin reactia monoxidului de carbon cu hidrogenul. Aceste doua substante sunt obtinute industrial din metan (gaz natural) si apa. Amandoua reactiile se realizeaza in conditii speciale de presiune si temperatura, in prezenta de catalizator.
Un alt alcool important din punct de vedere industrial este alcoolul izopropilic. El este un produs secundar al industriei petrolului, folosit ca solvent.
Alti alcooli naturali sunt mentolul, care da gumii de mestecat si altor produse aroma si gustul specific si glicerolul (trihidroxipropanul). Glicerolul se gaseste in stare naturala in grasimi vegetale sau animale, dar este si un produs secundar al industriei sapunului. In intestinul uman grasimile se transforma in glicerol si acizi grasi, dupa care se refac in grasimi.

Importanta alcoolilor

Alcoolii sunt foarte buni solventi, de aceea din ei se produc detergenti, parfumuri, vopsele si multe altele. Un amestec de metanol si etanol este vandut ca solvent, care contine colorant si are un miros specific cu rol de a proteja cumparatorii. Etanolul si metanolul sunt doi dintre cei mai importanti alcooli.
Alcoolul izopropilic este un solvent industrial foarte cunoscut, cateodata folosit ca o varianta mai ieftina a etanolului. De asemenea etanolul are un puct de topire foarte scazut, ceea ce determina folosirea lui in termometre de temperaturi extrem de mici.
Alcoolii se folosesc ca produsi intermediari, in sinteze in chimia organica. Tot aceste substante chimice se folosesc la curatarea produselor petroliere din combustibili, in special in Brazilia.
Glicerolul are aplicatii in medicina si, ca si glicolul etenic, se mai gaseste in componenta explozivelor.

2. Etanolul

Alcoolul etilic -; etanolul (spirt) este un alcool aliphatic , saturat , monohidroxilic cu formula CH3-CH2-OH . Acesta ia nastere prin fermentatia alcoolica . Este un lichid incolor , inflamabil cu gust si miros specific , cu punctual de fierbere 78,40C -;114,40 C si densitatea 0,7894 . Arde cu flacara albastruie , formand dioxidul de carbon si apa . Este solubil in orice proportie in apa , alti alcooli , eter , cloroform , benzina si benzen .
Consumul regulat de alcool etilic in cantitati mai mari la mesele normale poate conduce la supragreutate si obezitate . Consumul moderat de alcool etilic are o actiune excitanta , stimulatoare , in cantitati mari fiind toxic .
Consumul de etanol mareste sensibilitatea atat fata de substantele toxice industriale -;mercur , plumb arsen , nitrobenzen anilina , cat si fata de medicamente .
Concentratia normala de alcool etilic este de 0,02-0,03% . Deja o concentratie putin crescuta de alcool etilic in sange de 0,1-1% conduce la cresterea dispozituiei m prelungirea timpilor de reactie , cresterea numarului de greseli in cazul muncilor fizice si intelectuale , lipsa de precizie -; la conducatorii auto . Concentratiile de etanol in sange de 1-2% duc la pierderea autocontrolului , de 2-3% la o stare de ebrietate inconstienta , iar de 3-5% (ceea ce corespunde la o cantitate de alcool etilic de 250ml) , la pierderea cunostiintei , pericol de moarte , paralizia respiratiei si moarte .
Adultii pot s aelimine prin metabolism 175ml alcool etilic/kg greutate corporala . Consumul indelungat de alcool etilic in cantitati mari conduce la daune corporale si psihice .

3. Materia prima si moduri de obtinere a etanolului

Alcoolul etilic prezinta o materie prima valoroasa pentru numeroase sectoare industriale :
- industria alimentara
- industria chimica
- industria de farmaceutica
Numai industria alimentara consuma anual circa 12 milioane tone alcool etilic . In industria chimica unde reprezinta materia prima pentru obtinerea unor produse valoroase , spiritul de fermentatie este in competitie cu alcoolul de sinteza , obtinut in urma unor procese tehnologice complexe , din materii prime petrolifere .

Derivatii chimici proveniti din etanol

ETANOL

Etilena Eter Acetaldehida Acid acetic

Colrura Mono di- si n-butanol Anhidrida de etilena trietilen acetica glicol Acetat de etil
Acetat
Clorura de butil Acetat de de vinil celuloza+
Polietilena +triacetat
Policlorura de densitate de vinil scazuta

Avand in vedere proprietatile sale adecvate si disponibilitatea sa cvasi-universala , etanolul a fost considerat ca un carburant posibil pentru motoare , practic in cursul intregii istorii a motoarelor cu explozie .
Solicitari mari pentru alcoolul carburant au determinat ca , in Brazilia , spre exemplu , in perioada 1983-198 , in loc de 6,8 miliarde litri planificati sa se realizeze 7,87 miliarde litri . Pentru campania 1984-1985 , productia planificata a fost de 9,064 miliarde litri , iar in prezent se produc peste 10 miliarde litri .
Din totalul biomasei pentru fabricarea etanolului se deosebesc 2 tipuri de materii prime :
- direct fermentescibile
- amidonoase si celulozice
Din materiile prime direct fermentescibile cea mai mare utilizare o au : sfecla de zahar si diferite produse intermediare ale fabricarii zaharului . In tara noastra exista o bogata traditie privind obtinerea alcoolului din melasa de sfecla de zahar .
Obtinerea alcoolului etilic din materii prime amidonoase (cartofi , porumb , grau , orz ) presupune transformarea amidonului in zahar fermentescibil proces ce se realizeaza sub actiunea enzimelor aminolitice . Pentru favorizarea procesului de hidroliza este necesara fierberea sub presiune a materiilor prime tratament care determina gelificarea amidonului , acre necesita un consum ridicat de energie .
Sursa cea mai importanta de alcool o reprezinta materiile prime celulozice sub forma de deseuri agricole , deseuri industriale , vegetatie nevalorificata .

Denumirea Amidon sau zahar(%) Productie (tone/ha) Randament in etanol (l/100kg) Productia de etanol (l / ha)
Sfecla de zahar furajera 9,7 102,66 5,9 6074,4
Sfecla de zahar 16,0 47,73 9,8 4658,4
Cartofi 18 28,43 11,4 3255,2
Porumb furajer 11 47,52 6,7 3188,6
Porumb boabe 65 5,82 39,7 2313,4
Grau 62 4,53 39,3 1782,6
Orz 58 4,19 36,8 1544,0
Ovaz 52 3,43 33,4 1147,3

4. Utilizarea etanolului drept carburant

Utilizarea alcoolilor -; metanol si etanol drept carburant pare sa fie varianta cea mai promitatoare de inlocuire a carburantilor proveniti din petrol .
In timp ce metanolul se obtine din carbuni , gaz natural sau lemn prin tehnologii avansate , etanolul se poate produce pe cale fermentativa din materii prime care se regenereaza .
Utilizarea etanolului drept carburant in Europa a fost folosit inca din 1902 . Utilizarea lui economica insa , in amestec cu benzina s-a realizat insa abia in 1922 in Franta .
Lucrarile de cercetare privind folosirea alcoolului carburant au condus la elaborarea unor prototipuri noi de autovehicule pentru care s-a urmarit comportarea la pornire, mers , consumul de enrgie , emisia de gaze de esapament .
Caldura mare de evaporare si presiunea de vapori scazuta reclama la motoarele cu carburator masuri mult mai energice pentru incalzirea amestecului decat la utilizarea benzinei pentru a obtine o distributie suficient de uniforma pe fiecare cilindru .
Conditiile de esapare pe bancul de proba mobil pentru motoarele actionate cu etanol au evidentiat ca evacuarea de gaze nocive este mai redusa decat la benzina , dar , este mai ridicata evacuarea de aldehida (acetadelhida pentru etanol) , deci poluarea atmosferica este mai redusa la utilizarea motoarelor cu alcool .
Etanolul poate fi un adaos valoros la benzina . Dupa calculele intrprinderii Volkswagen un amestec benzina-etanol in proportie de 9:1 permite un rulaj in kilometrii cu 5,7% mai mare decat cu benzina pura . De asemenea , prin utilizarea amestecurilor benzina-alcool cu peste 5% alcool , nu mai e necesara adaugarea tetraetilului de plumb . Scade de asemenea continutul de oxid de carbon si monoxid de azot din gazele de esapament .
Etanolul amestecat cu benzina prezinta proprietati sinergice care il fac un antidetonant foarte competitiv in raport cu alti aditivi . Global se poate rezuma ca o adaugare de 6-8% alcool permite obtinerea benzinei super plecand de la benzina normala ceea ce da etanolului o valoare comerciala superioara valorii carburante .
Interesul pentru obtinerea alcoolului etilic este mult mai mare atunci cand el este considerat nu ca un inlocuitor energetic , ci ca un aditiv , deoarece tetraetilul de plumb este toxic si legislatia din S.U.A. si diferite tari europene a interzis utilizarea lui . Si in tara noastra se fac eforturi pentru utilizarea pe scara cat mai larga a benzinei aditivate fara plumb in scopul protejarii mediului inconjurator .

Etanolul reprezinta o materie prima valoroasa pentru numeroase industrii in acelasi timp fiind si un carburant valoros deja folosit in multe tari ca sursa alternativa de combustibil .
Alcoolul de fermentatie , folosind ca materii prime biomasa disponibila si regenerabila reprezinta o varianta competitiva cu alcoolul de sinteza obtinut din produse petroliere