Reformula untuk Memperbaiki Kualitas Ethanol Fuel

Tugas 9

Reformula untuk memperbaiki kualitas Ethanol fuel

Zaenal Abidin (4209100102)

Teknik Sistem Perkapalan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

1. Pendahuluan                                   

Ethanol memiliki oktan yang tinggi, alcohol bebas air dihasilkan dari fermentasi gula atau converter starch. Alcohol bebas air digunakan sebagai bahan campuran dalam bensin atau sebagai bahan kasar untuk menghasilkan adiktif eter bahan bakar beroktan tinggi. Ethanol dibuat dari biji padi-padian, jagung murni, atau hasil hutan /pertanian yang dapat diperbaharui lainnya seperti kayu, sampah pembuatan bir, kentang, air dadih keju, sampah kertas, lobak merah, atau sampah sayuran.

2. Reformula Ethanol Fuel

Ethanol adalah alkohol, yang dibuat dari jagung atau biji padi-padian, yang ditambahkan ke gasolin untuk oxigenate fuel pada pompa gas. Dibandingkan dengan gasolin konvensional, E10 dan E85 (ethanol blend fuel), akan menyerap lebih banyak air dengan sangat cepat.

Bahan bakar gasolin ethanol umumnya disebut E10, E85, corn fuel, alcohol fuel dan reformulated fuel, renewable fuel dan renewable gas.

·         10% gasolin ethanol dapat melarutkan 50 kali lebih banyak air dari pada gasolin konvensional non-alkohol

·         Gasolin E10 mengandung 10% alkohol ethanol dan E85 mengandung 85% alkohol ethanol

·         Kandungan ethanol lebih dari 10% akan merusak mesin-mesin konvensional

·         Ethanol ditambahkan  kedalam gasolin di pompa (terminal lokal) karena resiko kontaminasi air saat mengalir melalui perpipaan.

·         Tidak seperti MTBE, air sebenarnya akan larut dalam bahan bakar ethanol campuran dan phase separation terjadi lebih cepat.

·         Phase separation terjadi dalam gas E10, saat hanya 0.5% air atau 3.8 sendok teh air per galon bahan bakar diserab.

·         Alkohol ethanol, sebuah larutan yang unggul dapat melarut ( bereaksi) pada bagian-bagian sistem bahan bakar, karet, plastik, fiberglass tertentu, dan juga aluminium. Karet yang digunakan  dalam bagian – bagian sistem bahan bakar, seperti segel dan selang atau pipa, bisa menyusut, mengembang atau kehilangan kekuatan saat bersetuhan dengan ethanol reformulated gasoline.

·         Ethanol menghasilkan sedikit energi dibandingkan dengan bahan bakar bo-alkohol, yaitu mempunyai mpg rating yang lebih rendah

Setelah E10 diperkenalkan ke publik (2006-selanjutnya) laporan mengenai bahayanya penggunaan ethanol level tinggi ( diatas 10%) dalam percobaan bahan bakar pada pompa-pompa. Hal ini menyebabkan ketakutan akan ethanol.

Bukan seorang pembuat  single major engine yang menyetujui penggunaan gas yang mengandung alkohol  diatas 10%. Hal ini dapat berubah di masa depan sebagai organisasi ethanol mengembangkan ke E15 dan E20 (15-20% ethanol dalam bahan bakar biasa.  Catatan E85 (85% ethanol hanya dipergunakan pada Flex fuel vehicle).

Para Fuel tester merekomendasikan mencoba bensin pada alkohol ke pompa sebelum membeli. Alcohol fuel test kit akan menjadikan gas mengandung ethanol 10% atau kurang.

Kualitas daya serap Ethanol  terhadap air dan resikonya untuk kontaminasi gas :

Pada suhu 70 derajat fahrenheit, bensin biasa (non-alkohol) dapat bereaksi (melarut) sampai 150 bagian per sejuta (ppm) air.

Kondisi yang berbeda untuk gasoline oxigenated dengan 10% volume ethanol...

Campuran ethanol dapat melarutkan (bereaksi) lebih banyak air, sampai 6000-7000 ppm.

Saat campuran ini didinginkan, keduanya (air dan sejumlah ethanol) menjadi padat (tak dapat larut).

Fase separasi :

Prosesnya sebagaimana yang dijelaskan diatas, mengakibatkan“ fase separasi“, dimana dua lapisan cairan dapat terlihat. Lapisan teratas ethanol-lapisan yang dibawahnya bensin yang yang berada paling bawah kaya akan ethanol (sampai 75%) lapisan air. Proses ini dinamakan fase separasi.

Itu terjadi karena ethanol melarut secara sempurna dalam air namun hanya sebagian kecil terlarut dalam hidrokarbon....

Setelah fase separasi, lapisan bensin akan memiliki bilangan oktan lebih rendah dan berakibat terjadinya knocking pada mesin. Bahan bakar juga sedikit mudah  menguap.

Bahan bakar ethanol kadaluarsa dalam 90 hari.

Sekitar 90-100 hari, dibawah kondisi ideal (temperatur sedang dan kelembaban rendah), bahan bakar campuran ethanol akan masuk fase separasi ( gas terkontaminasi).

Setelah fase separasi terjadi, ethanol berkontaminasi dan terdistorsi dengan gas yang harus dibuang.

Salah satu dampak bahan bakar yang berada pada fase separasi yang mana oktan akan turun sebanyak 3 poin atau lebih. Jika kamu membeli gas tanpa kandungan timah beroktan 87, setelah fase separasi, kamu akan menjalankan pada oktan 84 atau lebih rendah. Hal ini membahayakan dan akan menyebabkan masalah dalam sebagian besar mesin.

Penggunaan bahan bakar lebih awal direkomendasikan untuk menurunkan resiko saat menjalankan mesin adna pada kondisi berkontaminasi gas yang parah, kontaminasi air, bahan bakar berfase separasi.

Karena afinitas ethanol terhadap air, sekarang para pembuat mesin merekomendasikan isi ulang/mengganti bahan bakar anda setiap 14-30 hari.

Bahaya kemampuan ethanola dalam menyerap air  dalam tingkatan yang fantastis merupakan hal yang sangat umum juga dalam industri perkapalan:

Mesin perahu yang bekerja diatas perairan. Hal ini memiliki resiko yang sangat tinggi karena para pengguna menyimpan bahan bakar dalam tangki gas perahu lebih lama dibandingkan dengan mobil. Sistem bahan bakar mobil juga memiliki penutup yang lebih baik.

Mesin perahu juga digunakan selama pada kondisi sangat lembab dan berkabut ( musim semi /panas)

Kebijakan Kekhawatiran dan Kegiatan Kongres

Kepentingan kongres baru-baru ini dalam bahan bakar etanol telah terutama difokuskan pada tiga set isu: 1) pelaksanaan Tahap 2 dari program RFG, 2) kemungkinan fase-keluar dari MTBE, dan 3) insentif pajak bahan bakar alkohol.

Tahap 2 Bensin reformulasi

Di bawah persyaratan baru Tahap 2 dari program RFG, yang mulai berlaku pada tahun 2000, bensin yang dijual di musim panas (awal Juni 1) harus memenuhi standar ketat volatilitas. (46) Reid Vapor Pressure (RVP) adalah ukuran volatilitas, dengan angka yang lebih tinggi menunjukkan volatilitas yang lebih tinggi. Karena sifat fisik, etanol memiliki RVP lebih tinggi dari MTBE. Oleh karena itu, untuk membuat Tahap 2 RFG dengan etanol, bensin, disebut RBOB, (47) harus memiliki RVP rendah. Ini bahan bakar rendah-RVP lebih mahal untuk diproduksi, menyebabkan biaya produksi tinggi untuk etanol-dicampur RFG.

Sebelum memulai Tahap 2, perkiraan biaya meningkat untuk memproduksi etanol untuk RBOB-blended RFG berkisar dari 2 sampai 4 sen per galon, untuk sebanyak 5 sampai 8 sen per galon (48) Di musim panas 2000., RFG harga di Chicago dan Milwaukee yang jauh lebih tinggi daripada RFG harga di daerah lain, dan telah berpendapat bahwa biaya produksi lebih tinggi untuk RBOB adalah salah satu penyebab. Namun, tidak semua dari perbedaan harga disebabkan oleh Tahap baru 2 persyaratan atau penggunaan etanol. Harga bensin konvensional di Midwest juga tinggi dibandingkan dengan harga bensin di daerah lain. Harga minyak mentah, persediaan bensin yang rendah, masalah pipa, dan ketidakpastian atas sengketa paten mendorong harga untuk semua bensin di Midwest.

Untuk mengurangi potensi lonjakan harga, pada tanggal 15 Maret 2001, EPA mengumumkan bahwa Chicago dan Milwaukee akan diizinkan untuk berbaur bensin RVP sedikit lebih tinggi dirumuskan selama musim panas. (49) Tindakan ini bukan perubahan dalam peraturan tapi revisi dari EPA penegakan pedoman. Selain tindakan EPA, satu pilihan yang mungkin peraturan yang telah disarankan untuk mengontrol harga musim panas RFG merupakan peningkatan lebih signifikan dalam RVP diperbolehkan di bawah Tahap 2. Meskipun standar volatilitas diatur oleh Clean Air Act, Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) saat ini sedang meninjau apakah kredit dari peningkatan kinerja etanol pada emisi karbon monoksida yang mungkin sebagai offset ke volatilitas yang lebih tinggi. Pilihan Legislatif telah menyertakan menghilangkan standar oksigenat untuk RFG, atau menangguhkan program sepenuhnya. Namun, beberapa di industri minyak bumi menunjukkan bahwa perubahan tambahan untuk kebutuhan bahan bakar lebih lanjut bisa mengganggu pasokan bensin. Tidak ada tagihan untuk mengatasi masalah RVP telah diperkenalkan di Kongres 107.

MTBE

Isu penting yang melibatkan etanol adalah perdebatan saat MTBE. Sejak MTBE, karsinogen manusia mungkin, telah ditemukan dalam air tanah di beberapa negara (terutama di California), telah ada dorongan baik di California dan nasional untuk melarang MTBE (50) bulan Maret 1999., California Gubernur Davis mengeluarkan Executive Order mensyaratkan bahwa MTBE dihapus dari bensin di negara pada tanggal 31 Desember 2002. Arizona, Connecticut, Iowa, Minnesota, Nebraska, New York, dan South Dakota juga telah menerapkan batasan atau larangan MTBE. Pada bulan Juli 1999, sebuah panel penasehat EPA merekomendasikan bahwa MTBE digunakan harus "dikurangi secara substansial." (51)

Larangan mungkin pada MTBE bisa memiliki konsekuensi serius bagi pasar bahan bakar, terutama jika persyaratan oksigenat tetap di tempat. Karena etanol adalah kedua yang paling digunakan oksigenat, ada kemungkinan bahwa itu akan digunakan untuk menggantikan MTBE. Namun, ada saat ini tidak cukup AS kapasitas produksi untuk memenuhi permintaan potensial. Oleh karena itu, kemungkinan besar akan diperlukan untuk phase out MTBE dari waktu ke waktu, sebagai lawan larangan langsung. Selain itu, harga konsumen untuk bahan bakar oksigen kemungkinan akan meningkat karena etanol, tidak seperti MTBE, tidak dapat dikirimkan melalui jaringan pipa dan harus dicampur dekat dengan titik penjualan, menambah biaya pengiriman. Peningkatan permintaan untuk oxygenates juga bisa dipenuhi melalui impor dari negara-negara seperti Brazil, yang merupakan pemimpin dunia dalam produksi bahan bakar etanol, dan saat ini memiliki surplus. (52)

Sementara larangan MTBE tampaknya memiliki implikasi positif bagi produsen etanol, itu benar-benar bisa bekerja melawan mereka. Karena MTBE lebih sering digunakan dalam bensin RFG dan beroktan tinggi, dan karena produksi etanol saat ini saat ini tidak dapat memenuhi total permintaan AS untuk oxygenates dan oktan, ada juga dorongan untuk menangguhkan kebutuhan oksigenat di RFG, yang akan menghapus stimulus besar dengan penggunaan bahan bakar ethanol. Selain itu, kelompok lingkungan dan pejabat negara udara berkualitas, meskipun mendukung larangan MTBE, prihatin atas kemungkinan "kemunduran" jika standar oksigenat dihilangkan. Karena formulasi RFG saat ini memiliki tingkat yang lebih rendah dari zat beracun dari yang dibutuhkan di bawah Clean Air Act, ada kekhawatiran bahwa formulasi RFG baru tanpa oxygenates akan memenuhi standar yang ada, tetapi tidak tingkat saat overcompliance.

Pada tanggal 20 Maret 2000, pemerintahan Clinton mengumumkan rencana untuk mengurangi atau menghilangkan penggunaan MTBE, dan untuk mempromosikan penggunaan etanol. Meskipun tidak ada bahasa legislatif disarankan, kerangka termasuk tiga rekomendasi. Yang pertama adalah untuk "memberikan wewenang untuk secara signifikan mengurangi atau menghilangkan penggunaan MTBE." Rekomendasi kedua adalah bahwa "Kongres harus memastikan keuntungan kualitas udara yang tidak berkurang." Yang ketiga adalah bahwa "Kongres harus mengganti persyaratan oksigenat yang ada dalam Undang-Undang Udara Bersih dengan standar bahan bakar terbarukan untuk bensin semua." Selain itu, pemerintahan Clinton membahas kemungkinan membatasi penggunaan MTBE melalui Pengendalian Zat Beracun Undang-Undang (PL 94-469), yang memberikan EPA kewenangan untuk mengontrol zat yang menimbulkan risiko masuk akal untuk kesehatan atau lingkungan. Namun, proses ini bisa memakan waktu beberapa tahun (53) MTBE produsen berpendapat bahwa inisiatif tersebut akan menurunkan standar udara bersih., Dan menaikkan harga bensin, sedangkan etanol produsen dan beberapa kelompok lingkungan umumnya mendukung pengumuman. (54)

Dalam Kongres 107, enam MTBE terkait tagihan telah diperkenalkan. (Lihat Lampiran 1.) Semua telah disebut Komite. Ini tagihan menangani aspek yang berbeda dari masalah MTBE, termasuk membatasi atau melarang penggunaan MTBE, pemberian keringanan dengan kebutuhan oksigenat, dan otorisasi dana untuk pembersihan MTBE.

E-85 ETHANOL FUEL

Telah disebutkan bahwa Iowa adalah pemimpin dalam pengenalan dan pengoperasian satu dari armada bangsa terbesar kendaraan bahan bakar fleksibel. Itu kekuatan pendorong untuk jenis teknologi bahan bakar kendaraan bermotor adalah: ini masyarakat keprihatinan beberapa polusi udara meningkat dari bahan bakar fosil seperti bensin, kami ketergantungan pada pemasok asing selama setengah kebutuhan bahan bakar kami, dan redup Prospek untuk bensin di masa depan sebagai dwindles pasokan minyak dunia.

Badan promosi Jagung Iowa membantu memperkenalkan teknologi kendaraan membeli mobil E-85 oleh  pembeli pertama  mobil dengan bahan bakar yang fleksibel di Iowa. Pada tahun 1994, sepuluh persen dari negara Iowa kendaraan armada yang dioperasikan pada bahan bakar alternatif seperti etanol. Pada tahun 2000, tujuh puluh persen dari armada negara mampu beroperasi pada bahan bakar alternatif. Mobil ini hampir identik dengan kendaraan bensin biasa kecuali untuk beberapa fitur BBM variabel.

Fleksibel bahan bakar E-85 kendaraan telah dirancang untuk fleksibilitas. Mereka akan beroperasi dengan bensin tanpa timbel atau campuran bensin dan ethanol hingga 85 persen konsentrasi. Sebuah komponen kunci adalah sensor, yang menentukan persentase ethanol dalam bahan bakar. Sebuah sistem komputer kemudian mengoptimalkan kinerja dan menyesuaikan perangkat kontrol emisi.

Pengujian formal membantu peran Iowa evalute etanol sebagai bahan bakar alternatif. E-85 Kendaraan negara dimasukkan melalui langkah mereka dalam berbagai pengaturan, termasuk perkotaan, pedesaan, dan jalan raya mengemudi. Kinerja dalam kondisi cuaca panas dan dingin dan Kemampuan etanol untuk mengurangi emisi dievaluasi. Kinerja, reliabilitasnya, biaya operasi, dan emisi dimonitor dan setiap pengemudi yang disurvei tentang driveability dan pengoperasian mobil. Mobil-mobil menerima nilai tinggi di masing-masing kategori. Emisi tes pada 85-E kendaraan dan kendaraan kendali operasi pada bensin dilakukan pada tingkat jarak tempuh berbagai hingga 100.000 mil. Pengujian menunjukkan bahan bakar fleksibel E-85 mobil yang dilakukan baik dengan pengurangan yang signifikan emisi bila dibandingkan dengan kendaraan yang menggunakan bensin tanpa timbal. Penurunan karbon monoksida dan hidrokarbon, dua polutan sangat mengganggu, adalah berkurang secara signifikan. Etanol adalah salah satu dari hanya dua bahan bakar cair yang tersedia yang memerangi pemanasan global karena bahan bakunya. Seperti jagung tumbuh, mengubah karbon dioksida menjadi oksigen.

Seperti diatas, mobil menawarkan kendaraan berbahan bakar lebih fleksibel. Harga beli kendaraan ini telah sebanding dengan harga dasar model bensin. Diharapkan, karena

E-85 adalah pembakaran bahan bakar bersih, bahwa kehidupan kendaraan bahan bakar fleksibel akan agak lebih lama dari kendaraan bensin sebanding. Sebuah galon E-85 etanol BBM mengandung sekitar 2/3 energi dari satu galon bensin. Berdasarkan etanol

Kandungan energi (BTU), Anda mungkin menganggap jarak tempuh akan menjadi 2/3 kurang, tetapi, armada Pengalaman sampai saat ini telah menemukan mil per galon pada etanol telah ada 10 lebih tinggi dari perbandingan BTU langsung persen. The E-85 Ford Taurus telah rata-rata sekitar 20 mil per galon dan telah mengalami kenaikan sebesar 5 persen di tenaga kuda. Harga E-85 bahan bakar etanol adalah hampir sama dengan harga bensin premium.

Reformula Etanol di negara-negara dunia

Uni Eropa

Di Uni Eropa, etanol 5% dapat ditambahkan dalam spesifikasi bensin umum (EN 228). Diskusi sedang berlangsung untuk memungkinkan campuran 10% etanol (tersedia di pompa bensin Finlandia dan Perancis). Ethanol bensin yang paling banyak terjual di Swedia memiliki 5-15% ditambahkan.

Brasil

Di Brazil, Badan Nasional Brasil Minyak, Gas Alam dan Biofuels (ANP) memerlukan bensin untuk penggunaan mobil untuk memiliki dari 18 untuk 25% dari etanol ditambahkan ke komposisinya.

Australia

Legislasi membutuhkan pengecer untuk bahan bakar label yang mengandung etanol pada dispenser, dan batas etanol digunakan untuk 10% dari bensin di Australia. Bensin tersebut biasanya disebut E10 dengan merek utama, dan itu lebih murah daripada bensin tanpa timbal reguler.

Amerika Serikat

Di kebanyakan negara, etanol ditambahkan oleh hukum untuk tingkat minimum yang saat ini 5,9%. Pompa bahan bakar yang paling menampilkan stiker yang menyatakan bahan bakar dapat mengandung sampai 10% ethanol, sebuah kesenjangan yang disengaja yang memungkinkan tingkat minimum yang harus dibangkitkan dari waktu ke waktu tanpa memerlukan modifikasi dari literatur / label. Sampai akhir tahun 2010, bahan bakar pengecer hanya berwenang untuk menjual bahan bakar yang mengandung hingga 10 persen etanol (E10), dan jaminan kendaraan yang paling (kecuali untuk kendaraan bahan bakar fleksibel) mengotorisasi bahan bakar yang mengandung tidak lebih dari 10 persen etanol .Dalam bagian Amerika Serikat, etanol kadang ditambahkan pada bensin tanpa indikasi bahwa itu adalah komponen.

India

Pemerintah India pada bulan Oktober 2007 memutuskan untuk membuat campuran etanol 5% (dengan bensin) wajib. Diskusi sedang berlangsung untuk meningkatkan campuran etanol sampai 10% .

Kanada

Penggunaan etanol di Kanada dimulai pada tahun 1980 di beberapa provinsi, dengan bensin-etanol (gasohol) campuran bervariasi dari 5% sampai 10% (v / v). Industri ini telah berkembang sangat lambat dalam beberapa dekade terakhir, karena biaya produksi etanol yang cukup besar di Kanada (Meyer dan S & T, 2004). Mirip dengan situasi AS, MTBE juga sedang ditambahkan ke bensin sejak 1980-an di 10-14% (v / v) (Guthrie et al, 2003;. Esparta dan Moreira, 2006). Saat ini, negara ini tertarik untuk memperluas penggunaan biofuel, dalam rangka mengurangi emisi gas rumah kaca di sektor transportasi, yang sesuai dengan 27% dari total emisi negara. Beberapa penyuling sudah menambahkan etanol untuk bensin (Guthrie et al., 2003), dan Kanada adalah investasi dalam program-program untuk merangsang produksi dan konsumsi biofuel, khususnya etanol dan biodiesel, yang bertujuan mencapai 10% dari campuran gasohol di 35% dari bensin yang dijual di negara itu tahun 2010.

China

According to the Asian Clean Fuels Association (2007), China established a 2.7% (weight basis) oxygen content mandate for gasoline. Once again, this corresponds to an addition of 17.5% v/v of MTBE to the base gasoline. China is the world's third largest ethanol producer, with an annual average output of 3.9 billion liters (Nastari, 2004). Corn is the main raw material, but distilleries are also trying to use sugarcane as feedstock (NIPE, 2005). The government target is to reach a 15% (v/v) mixture of ethanol (v/v) in gasoline, starting from 7.7% (v/v), which already complies with the oxygen content mandate.

 Japan

According to the Japan Clean Air Program (2007), the current ratio of ethyl tertiary butyl ether (ETBE) in gasoline is around 7% (v/v), but it can reach 20–25% (v/v), depending on the government's environmental improvement strategies. Therefore, Japan does not follow other Asian countries’ strategies for blending finished gasoline, as it adopts an ether derived from ethanol instead of methanol. In addition, Japan introduced a 3% mixture of ethanol in gasoline in 2004 in order to meet the targets of the Kyoto Protocol (IEA, 2004). By 2008, the Japanese government pursues the target of a 10% gasohol blend. All ethanol has to be imported, mostly from Brazil and Thailand. Japan was the largest importer of ethanolfuel from Brazil in 2006, importing the amount of 94 million dollars (FOB value) (SECEX, 2006).

pencampuran oksigenat

Pencampuran oksigenat menambahkan oksigen-bantalan senyawa seperti MTBE, ETBE dan etanol. Kehadiran oxygenates mengurangi jumlah karbon monoksida dan bahan bakar yang tidak terbakar dalam gas buang. Di banyak daerah di seluruh Amerika Serikat, blending oksigenat yang diamanatkan oleh peraturan EPA untuk mengurangi polusi udara dan asap lainnya. Misalnya, di Southern California, bahan bakar harus mengandung oksigen 2% berat, sehingga campuran etanol 5,6% dalam bensin. Bahan bakar yang dihasilkan sering dikenal sebagai bensin reformulasi (RFG) atau bensin beroksigen, atau dalam kasus California, California bensin reformulasi. Persyaratan federal yang RFG mengandung oksigen dijatuhkan pada 6 Mei 2006 karena industri telah mengembangkan VOC-dikendalikan RFG yang tidak membutuhkan oksigen tambahan.

MTBE penggunaan sedang dihapus di beberapa negara karena masalah dengan kontaminasi air tanah. Di beberapa tempat, seperti California, itu sudah dilarang. Etanol dan, pada tingkat lebih rendah, para ETBE etanol yang diturunkan adalah pengganti yang umum. Karena etanol kebanyakan berasal dari biomassa, seperti jagung, tebu atau biji-bijian, itu disebut sebagai bioetanol. Sebuah campuran etanol-bensin umum etanol 10% dicampur dengan bensin disebut gasohol atau E10, dan campuran etanol-bensin etanol 85% dicampur dengan bensin disebut E85. Penggunaan yang paling luas dari etanol berlangsung di Brazil, di mana etanol yang berasal dari tebu. Pada tahun 2004, lebih dari 3,4 miliar US galon (2,8 miliar imp gal/13 juta m³) dari etanol diproduksi di Amerika Serikat untuk menggunakan bahan bakar, sebagian besar dari jagung, dan E85 perlahan-lahan menjadi tersedia di sebagian besar Amerika Serikat, meskipun banyak stasiun relatif sedikit penjual E85 tidak terbuka untuk masyarakat umum. Penggunaan bioetanol, baik secara langsung maupun tidak langsung oleh konversi etanol tersebut untuk bio-ETBE, didorong oleh Directive Uni Eropa pada Promosi penggunaan biofuel dan bahan bakar terbarukan lainnya untuk transportasi. Sejak memproduksi bioetanol dari gula difermentasi dan pati melibatkan distilasi, meskipun, orang-orang biasa di sebagian besar Eropa tidak dapat secara legal berfermentasi dan menyaring bioetanol sendiri saat ini (tidak seperti di Amerika Serikat, di mana mendapatkan izin distilasi BATF telah mudah karena krisis minyak 1973) .

Dapat ethanolfuel dilihat sebagai pengganti bensin? Pemain asal Brasil dan AS pengalaman dengan kendaraan FlexFuel.

Satu jenis barang (atau jasa) dikatakan pengganti yang baik untuk jenis lain sejauh dua jenis barang dapat dikonsumsi atau digunakan sebagai pengganti satu sama lain dalam setidaknya beberapa kegunaan yang mungkin mereka (Wikipedia, 2007; Pindick dan Rubinfeld, 2004).

Etanol berperilaku sebagai pengganti yang baik untuk bensin bila digunakan dalam kendaraan FlexFuel. Sampai saat ini, armada Brasil dan AS kendaraan FlexFuel berjalan pada etanol pantas diperhatikan.

Di Brasil, etanol terhidrasi bersaing dengan gasohol (base bensin dengan 20-25% (v / v) anhidrat, atau rapi, etanol) bila digunakan oleh armada kendaraan FlexFuel. Pengembangan dan difusi kendaraan FlexFuel total Brazil telah memungkinkan pembakaran setiap campuran etanol terhidrasi (E100) dan gasohol (E20-25). Kendaraan ini secara otomatis mengenali campuran bahan bakar di dalam tangki dan menyesuaikan rasio udara-bahan bakar pembakaran (Delgado et al., 2007). Dua komponen utama baru yang diperlukan dalam mesin untuk operasi ini:

1.        SFS (software sensor bahan bakar): Ini adalah sistem pengendali yang menentukan campuran bahan bakar dan perintah switch dari parameter mesin. SFS termasuk sensor Lambda, yang mengukur rasio udara-bahan bakar, dan perangkat lunak kontrol.

2.        Sistem tambahan untuk mulai dingin: Sistem ini mulai beroperasi ketika proporsi etanol total (rapi dan terhidrasi) dalam campuran bahan bakar lebih tinggi dari 80% (v / v) dan suhu mesin lebih rendah dari 20 ° C. Namun, dapat pengalaman Brasil dengan kendaraan FlexFuel diadopsi di seluruh dunia? Dengan kata lain, apakah mungkin untuk membangun kompetisi etanol-bensin di stasiun pompa di seluruh dunia, mereproduksi model Brasil? Seperti dijelaskan sebelumnya, komponen utama dari mesin kendaraan FlexFuel terjual di Brazil adalah SFS. Namun, komponen ini beroperasi secara efisien hanya karena sifat fisika-kimia dari bahan bakar yang diproduksi dan dijual di Brazil: gasohol dan etanol terhidrasi.

Pada suhu rata-rata khas Brasil dari 24 ° C, diagram fase etanol-air-murni bensin (Gambar 7) menunjukkan dua daerah untuk campuran kemungkinan: salah satu daerah di mana tidak ada pemisahan fase, dan wilayah lain di mana dua fase terbentuk dan dipisahkan: sebuah etanol-kekurangan bensin lapisan atas dan etanol kaya lebih rendah lapisan air. Setelah pemisahan fasa, lapisan bensin akan memiliki angka oktan yang lebih rendah dan dapat mengetuk di mesin. Bahan bakar yang dihasilkan juga kurang stabil dan mesin tidak akan berjalan pada lapisan air / etanol. Akhirnya, lapisan etanol-air dapat menimbulkan korosi tangki.

Gambar 1. Diagram fase (cair-cair quilibria etanol etanol-air dan bensin murni pada 24 ° C). Catatan: Kurva merah sesuai dengan gasohol E22. Sumber: Berdasarkan Kekuasaan dan McDowell (2003), Ross dan Patterson (1979) dan Peschke dan Sandler (1995).

Pada gambar diatas, garis putus-putus merah mewakili cukup baik situasi Brasil (gasohol E20-25). Dalam hal ini, pemisahan fasa tidak pernah terjadi. Namun, beberapa proporsi etanol-air dan bensin yang berbeda dari masyarakat Brazil akan mengarah ke fase pemisahan dalam mobil Brasil. Etanol anhidrat dapat digunakan sebagai variabel independen atau parameter yang akan disesuaikan bertujuan menghindari fase separation.15 ini menimbulkan pertanyaan baru: apa yang seharusnya menjadi penambahan etanol minimum rapi untuk bensin (menciptakan campuran gasohol) untuk menghindari pemisahan fasa, apapun adalah campuran bahan bakar di tangki kendaraan FlexFuel Brasil? 16 Misalnya, adalah mungkin untuk dicatat bahwa ketika 100% dari E3 digunakan (yaitu, gasohol E3 tanpa etanol terhidrasi) pemisahan fase terjadi. Dalam kasus ini, etanol harus dianggap sebagai kontaminan ke bensin (dan bukan sebagai aditif). Kenyataan ini menimbulkan beberapa keraguan tentang kelayakan teknis E3, seperti yang diusulkan di Jepang (lihat Bagian 2). Dalam kasus Brazil, gasohol E20 adalah suatu kondisi yang cocok untuk menghindari pemisahan fasa antara bensin dan etanol-air pada 24 ° C, 17 apapun proporsi antara gasohol dan etanol terhidrasi dalam tangki kendaraan. Singkatnya, reproduksi di seluruh dunia dari pengalaman Brasil sukses dengan etanol akan memerlukan perubahan dalam mobil atau penggunaan campuran E20 minimum gasohol. Alternatif kedua adalah pilihan Brasil. Tapi apakah ini alternatif kedua mungkin atau di seluruh dunia yang cocok?

Pertama, dengan asumsi penambahan 20% (v / v) etanol rapi untuk bensin selesai dan proyeksi EIA ke pasar bensin dunia pada tahun 2010 (EIA, 2007b), E20 berarti pasar etanol dari beberapa 6,8 mbpd (atau 394000000000 liter per tahun). Mengingat output ethanolfuel tahun 2006, E20 pada tahun 2010 akan memerlukan mengalikan pasokan etanol dunia dengan 8. Mengingat hanya produksi etanol Brasil, yang menyajikan rasio input-output energi terendah di dunia, 18 multiplier menjadi 23. Ini tidak akan menjamin kompetisi di pompa bensin, tetapi hanya kondisi minimum yang akan memungkinkan persaingan terjadi. Etanol sebagai pengganti bensin di kendaraan FlexFuel harus diproduksi di luar ini tingkat minimum.

Kedua, kondisi Brasil untuk kendaraan FlexFuel mungkin tidak akan direplikasi di seluruh dunia. Penggunaan etanol terhidrasi di dedicated etanol berbahan bakar mobil dimulai pada tahun 1970-an (Moreira dan Goldemberg, 1999;. Szklo et al, 2005), dipromosikan oleh Program EthanolFuel negara itu, pada saat itu lebih efektif untuk menghindari industri tahap dehidrasi etanol. Seperti hari ini, kemajuan teknologi telah berkurang jauh biaya tambahan untuk memproduksi etanol rapi dalam distilleries (Rothkopf, 2007). Oleh karena itu, pengalaman AS pencampuran etanol anhidrat dengan bensin, yang disebut E85, kemungkinan akan menjadi alternatif pilihan untuk kendaraan FlexFuel di seluruh dunia. Seperti disebutkan sebelumnya, kendaraan FlexFuel di AS dapat berjalan pada 100% bensin, 100% etanol campuran E85 (antara 70% dan etanol anhidrat 85% dicampur dengan bensin, tergantung pada musim) atau pada setiap campuran di antara.

Apakah maka pengalaman AS mungkin atau di seluruh dunia yang cocok? Jika diterapkan, apakah itu menjadi ancaman bagi pasar bensin seperti itu? Seperti di Brasil, promosi kendaraan FlexFuel di AS didasarkan pada kendaraan tertentu dan modifikasi mesin, terutama bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi, 19 naik pompa bahan bakar dan kapasitas aliran injektor untuk mengimbangi kepadatan energi E85, dan menambahkan sensor bahan bakar software untuk mendeteksi campuran bahan bakar dan operasi mengoptimalkan (misalnya, udara-bahan bakar rasio dan pengapian percikan). Mulai dingin, pada gilirannya, diizinkan oleh penambahan bensin campuran bahan bakar (bervariasi menurut wilayah dan musim).

Dengan penggunaan etanol rapi, pemisahan fasa kurang penting di AS daripada di Brasil. Namun, masih harus dikontrol, karena lebih mungkin terjadi dengan suhu yang lebih rendah ditemukan di beberapa negara bagian AS di musim dingin season20 dan campuran etanol yang lebih rendah (misalnya E85 berjalan hanya pada bensin).

Hal ini di luar cakupan makalah ini untuk membahas secara detil promosi E85 di AS. Namun, perlu dicatat bahwa produksi kendaraan FlexFuel dipromosikan di AS sejak Undang-Undang Bahan Bakar Alternatif dari motor 1988 (AMFA), dalam bentuk kredit untuk memenuhi Bahan Bakar Perusahaan produsen 'Ekonomi Rata-rata (CAFE) persyaratan. Dari tahun 1993 hingga 2004, produsen mampu meningkatkan CAFE mereka hingga 1,2 mpg dengan memproduksi dual-bahan bakar kendaraan yang mampu berjalan pada bensin maupun bahan bakar alternatif (MacKenzie et al., 2005). Insentif ini dipromosikan ketersediaan luas kendaraan bahan bakar fleksibel, namun pertumbuhan produksi E85 belum sejalan dengan pertumbuhan keseluruhan pasar etanol, karena pengecer dan operator terminal telah banyak tidak dapat memperoleh pengembalian atas investasi yang menguntungkan dengan E85 karena rendah volume produksi, dan insentif pajak yang menguntungkan campuran gasohol. Akibatnya, penjualan E85 telah dibatasi untuk outlet relatif sedikit, terutama di wilayah Midwest (Brusstar dan Bakenhus, 2005). Akibatnya, kendaraan FlexFuel di tahun-tahun terakhir bertemu kurang dari 1% dari kebutuhan energi mereka dengan E85 (MacKenzie et al., 2005).

Selain itu, dengan mengkredit kendaraan FlexFuel dengan nilai bahan bakar sangat meningkat ekonomi, program AMFA memungkinkan produsen untuk menghindari denda CAFE bahkan ketika armada mereka jatuh pendek dari target ekonomi bahan bakar (Mackenzie et al., 2005). Oleh karena itu, alasan utama mengapa ada lebih dari enam juta kendaraan FlexFuel terdaftar di AS tidak terlalu terkait dengan konsumen didorong permintaan dibandingkan dengan kebijakan lama mapan yang kredit kendaraan ini dengan terlalu tinggi bahan bakar ekonomi peringkat (Koplow, 2006). Dari 34 model dari tahun 2007 diuji oleh US EPA, 26 memiliki 5.3-liter, V-8 mesin. Bahan bakar ekonomi EPA peringkat menunjukkan bahwa model yang paling pelit mencapai 21 mpg di kota mengemudi terhormat simulasi dan 31 mpg di jalan raya mengemudi simulasi. Yang paling gas-menenggak model, bagaimanapun, mendapatkan mpg hanya 14 dan 18, masing-masing. Dan yang berjalan pada bensin. Berjalan pada E85, kinerja mereka turun rata-rata sebesar 25% (Koplow, 2006). Pada akhirnya, kendaraan FlexFuel dalam pengalaman AS membantu produsen mobil mendapat kredit murah hati dalam memenuhi standar CAFE mereka, dengan konsekuensi buruk dari konsumsi bensin justru meningkat.

Namun demikian, bahkan jika kesalahan peraturan dari pengalaman AS dipecahkan, mengikuti, misalnya, usulan dari MacKenzie et al. (2005), kendaraan FlexFuel masih akan menggunakan mesin bensin cukup khas. Mesin ini harus mempertahankan kemampuan dual-bahan bakar, atau tidak dapat mengambil keuntungan penuh dari karakteristik pembakaran yang menguntungkan dari alkohol. Selain itu, sebagai pengalaman AS menunjukkan, jelas, harus FlexFuel kendaraan berhasil dan bisa dibenarkan, mereka harus menjalankan sebagian besar waktu di etanol rapi, tapi ini hanya mungkin di pasar dimana permintaan bahan bakar dapat hampir terus-menerus dipenuhi. Brazil dan beberapa negara bagian AS (terutama di Midwest) memenuhi kondisi ini. Beberapa negara atau wilayah negara (mungkin India) bisa memenuhi kondisi ini juga. Tapi ini tidak bisa menjadi aturan di seluruh dunia, atau bahkan di AS, impor etanol yang diberikan bukan realitas. Contoh kendaraan FlexFuel di AS menunjukkan bahwa sebagian besar waktu bagian penting dari armada akan didorong dengan bensin dan akan dioperasikan bukan sebagai mobil Otto dioptimalkan.

Pada titik ini, timbul pertanyaan: apa yang akan menjadi lebih baik secara global sekarang: (1) untuk mempromosikan dioptimalkan kendaraan Otto dengan campuran etanol yang lebih tinggi tetap (campuran lebih tinggi dari E10) yang memungkinkan rasio kompresi lebih tinggi, atau (2) untuk terus menjalankan kendaraan FlexFuel dengan rasio kompresi rendah yang tidak mengkompensasi kepadatan energi yang lebih rendah dari etanol dan yang dapat berjalan sepenuhnya pada bensin?

Dalam kasus pertama, etanol tidak akan menjadi pengganti bensin, tetapi bisa mengikis pasar bensin jika dipromosikan pada campuran yang lebih tinggi dan jika penggunaannya memungkinkan performa mesin yang lebih baik (pada dasarnya karena rasio kompresi yang mungkin lebih tinggi). Misalnya, pengujian 1,9 L Volkswagen TDI injeksi langsung mesin diesel, dimodifikasi sesuai untuk mengakomodasi injeksi bahan bakar pelabuhan dan busi, Brusstar dan Bakenhus (2005) memperoleh rasio kompresi 19,5. Dalam hal ini, menggunakan E30 menghasilkan keuntungan 10-12% dalam ekonomi bahan bakar dibandingkan dengan menggunakan bensin murni, dan dengan demikian lebih dari mengkompensasi hilangnya sekitar 8% kepadatan energi bahan bakar dibandingkan dengan gasoline.21 Selain itu, E30 campuran hadir kurang emisi menguapkan masalah dibanding E10 dan E20 (berdampak rendah daripada E10-20 yang RVP dari campuran bensin).

Oleh karena itu, jika Otto kendaraan dengan mesin dioperasikan pada rasio kompresi yang ditemukan di mobil diesel dipromosikan, 22 E30 bisa menjadi strategi pendek sampai jangka menengah yang cocok untuk menyebarkan penggunaan ethanolfuel pada volume besar, menjamin bahwa, pertama, konsumen akan selalu menggunakan gasohol (yang tidak terjadi untuk kendaraan FlexFuel hari ini, di mana campuran bisa bervariasi dari 0 sampai dengan 85% v / v), dan, kedua, ekonomi bahan bakar dari armada akan meningkat, yang berarti bahwa bensin dasar akan diganti oleh etanol (mengingat proporsi yang lebih tinggi dari bahan bakar terbarukan ini dalam campuran) dan juga akan diselamatkan melalui efisiensi yang lebih baik. Misalnya, mengingat proyeksi pasar bensin EIA untuk 2010 (EIA, 2007b), sekitar 10 juta barel per hari bisa diganti dengan etanol (jika pasokan etanol dengan cepat diperluas untuk memenuhi campuran E30) dan 3 juta barel per hari bisa diselamatkan menggunakan mesin ditingkatkan Otto (berbahan bakar E30 pada rasio kompresi 19), sebesar 13 juta barel per hari.

7. Kesimpulan

Kemajuan teknologi terbaru dalam kendaraan ringan diesel (LDV), khususnya yang berkaitan dengan kontrol emisi, telah dibenarkan apa yang disebut "dilema diesel", yang menghadapkan manfaat dari diesel23 mobil untuk penggunaan penyebaran lebih Otto mobil di seluruh dunia (Monahan dan Friedman, 2004; Shore et al, 2003).. Will konsumsi solar meningkat di LDV, peserta pasar bensin dan berpose tantangan serius bagi industri kilang dunia? Will harga relatif diesel untuk meningkatkan bensin (Shore et al, 2003.)? Pembentukan target dunia untuk etanol sebagai pelengkap bensin di kisaran 10-20% (v / v) memecahkan dilema ini menuju bertenaga bensin cars.24 ini sangat menguntungkan untuk penyulingan minyak difokuskan pada bensin dasar, seperti kasus penyulingan minyak yang paling baik di Amerika Serikat dan Asia. Hal ini juga menguntungkan untuk Barat penyulingan minyak Eropa yang mengekspor bensin selesai dan komponen bensin ke pasar AS. Singkatnya, dilema akan dipecahkan, menjaga infrastruktur bahan bakar saat ini untuk LDV hampir tak tersentuh. Jelas, fakta ini tidak mengurangi promosi etanol bertujuan untuk mencapai E10 atau E20. Ini tidak kontes manfaat campuran ini untuk membantu mengurangi gas rumah kaca (GRK). Namun, hal ini menunjukkan bahwa etanol, sebagai aditif untuk bensin pada proporsi yang tidak memungkinkan penggunaan mesin Otto ditingkatkan dan tidak menggantikan volume besar bensin dasar, mungkin tidak menimbulkan ancaman serius bagi industri minyak, karena beberapa penulis menyarankan. FlexFuel kendaraan, yang menggunakan mesin bensin cukup khas dan, pada kurangnya pasokan etanol, yang berjalan pada bensin, membawa kita pada kesimpulan tertentu.

Oleh karena itu, langkah-langkah tambahan harus dibentuk untuk mengurangi emisi gas rumah kaca, termasuk tidak hanya target yang lebih agresif untuk penggunaan biofuel, tetapi juga kebijakan yang bertujuan untuk sangat meningkatkan efisiensi energi dan perubahan perilaku di sektor transportasi. Promosi bahan bakar terbarukan tidak harus merusak upaya untuk efisiensi energi.

Untuk melanjutkan, kami mengusulkan untuk pasangan kebijakan wajib pencampuran etanol untuk bensin dengan kebijakan yang bertujuan untuk meningkatkan ekonomi bahan bakar. Kami mengusulkan target E30, dan E20 tidak, seperti yang dibahas hari ini, karena E30 dapat digunakan dalam mesin Otto dengan rasio kompresi yang sama dengan mesin diesel, lebih dari kompensasi hilangnya kepadatan energi dari etanol. Akhirnya, kita mengakui bahwa target ini menguatkan perlunya kebijakan insentif yang lebih agresif untuk mendorong pasokan etanol dan perdagangan internasional, 25 dan urgensi dari penelitian dan pengembangan yang bertujuan untuk meningkatkan produksi etanol melalui apa yang disebut generasi kedua proses (pirolisa cepat, gasifikasi dan Fisher-Tropsch, hidrolisis, dll) .

8. Referensi

http://en.wikipedia.org/wiki/Gasoline

http://www.card.iastate.edu/iowa_ag_review/fall_08/article2.aspx

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779999013840

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231003006976

http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=N9430818AH&q=reformulation+of+ethanol+fuel&uid=792004300&setcookie=yes

http://www.fuel-testers.com/about_ethanol_fuel.html

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421507003114

http://2009.nwicc.edu/pages/continuing/business/ethanol/Module5.htm

http://www.hho4free.com/gasoline_vs_ethanol.htm

http://cnie.org/NLE/CRSreports/energy/eng-59.cfm