Herstellung und Verwendung von Ethanol

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Ethanol ist eine chemische Verbindung (Alkohol). Es dient als Treibstoff, Lösungsmittel und Bestandteil zahlreicher Produkte. Die Flüssigkeit hat einen ausgeprägten Geschmack und Geruch und ist brennbar. Als nachwachsender Rohstoff wird Ethanol aus Pflanzen wie Weizen, Zuckerrohr und Mais hergestellt.

Seit Jahrzehnten wird Ethanol als Kraftstoff eingesetzt. Der erste Verbrennungsmotor wurde tatsächlich 1876 von Nikolaus Otto entwickelt und war für den Betrieb mit Ethanol konzipiert.

Ethanol wird als Kraftstoffzusatz vor allem in Ottomotoren eingesetzt. Durch die Zugabe von Ethanol wird die Oktanzahl von Benzin erhöht und gefährliche Schadstoffe reduziert.

Ethanol erzeugt weniger Treibhausgase und andere Schadstoffe als Benzin, da es sauberer verbrennt als Benzin.

Eine der häufigsten Verwendungen von Ethanol sind alkoholische Getränke. Bier, Wein und andere alkoholische Getränke werden durch die Vergärung von Kohlenhydraten mit Hefe zu Alkohol hergestellt.

Bier enthält normalerweise 4–6 Vol.-% Ethanol, Wein enthält 12–14 Vol.-% und Spirituosen können zwischen 30 und 50 Vol.-% enthalten. Andere alkoholische Getränke enthalten unterschiedliche Mengen an Ethanol.

Inhaltsverzeichnis

1. Herstellung von Ethanol

Beginnend mit der Umwandlung einer kohlenstoffbasierten Substanz wie Mais oder Zuckerrohr in eine zuckerreiche Lösung beginnt typischerweise die Produktion von Ethanol.

Der Fermentationsprozess wird dann durch die Kombination der zuckerreichen Lösung mit Hefe oder Bakterien eingeleitet. Durch die Wirkung von Mikroorganismen werden die Zucker der Lösung während des Fermentationsprozesses in Ethanol und Kohlendioxid zersetzt.

Nach der Fermentation wird das Ethanol durch ein Verfahren namens Destillation gereinigt und konzentriert. Bei dieser Technik wird das Ethanol aus der fermentierten Lösung unter Anwendung von Wärme verdampft.

Anschließend wird das Ethanol gesammelt und kondensiert, um eine konzentriertere Lösung zu erzeugen. Bis das Ethanol die erforderliche Konzentration erreicht, wird dieser Vorgang mehrmals durchgeführt.

Doch die Fermentation ist nicht die einzige Technik, die zur Herstellung von Ethanol eingesetzt wird. Die chemische Synthese ist eine weitere Methode zur Herstellung von Ethanol, sie ist jedoch weniger konventionell und teurer als die Fermentation.

Bei der chemischen Synthese reagieren Ethylen und Wasserdampf in Gegenwart eines Katalysators zu Ethanol. Der Ethylenhydratationsprozess, wie er oft genannt wird, wird häufig in der Erdölindustrie eingesetzt.

Acetylen und Wasser reagieren chemisch und produzieren Ethanol, eine weitere Methode zur Herstellung. Ethanol ist eines der Ergebnisse dieses Verfahrens, das auch als Reppe-Synthese bezeichnet wird. Da Acetylen jedoch teuer ist und die Gefahr der Bildung gefährlicher Nebenprodukte besteht, wird dieser Ansatz nicht häufig angewendet.

2. Verwendung von Ethanol

Seit der Antike wird Ethanol für eine Vielzahl von Dingen verwendet, von traditionellen Getränken bis hin zu industriellen Lösungsmitteln. Aufgrund seines Potenzials als erneuerbare und nachhaltige Kraftstoffquelle hat Ethanol in letzter Zeit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Einige der typischsten Anwendungen für Ethanol sind:

Kraftstoff: Ethanol wird häufig als Kraftstoffzusatz zu Benzin hinzugefügt, normalerweise in Anteilen von 5 % bis 85 % Ethanol (bekannt als E5 bis E85).

Aufgrund seiner Fähigkeit, aus einer Reihe von Ressourcen wie Mais, Zuckerrohr und Zellulosematerialien hergestellt zu werden, wird Ethanol als Kraftstoffquelle immer beliebter.

Ethanolhaltige Kraftstoffe sind außerdem dafür bekannt, den Ausstoß von Treibhausgasen zu senken und die Luftqualität zu verbessern.

Alkoholische Getränke: Ethanol ist ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung alkoholischer Getränke, einschließlich Bier, Wein und Spirituosen. Durch den Fermentationsprozess wird Zucker in Ethanol umgewandelt, was alkoholischen Getränken ihren charakteristischen Geschmack und ihre berauschende Wirkung verleiht. Neben seiner Verwendung in traditionellen alkoholischen Getränken wird Ethanol auch bei der Herstellung verschiedener aromatisierter Liköre und als Basis für viele Cocktails verwendet.

Industrielles Lösungsmittel: Ethanol ist ein vielseitiges Lösungsmittel, das häufig bei der Herstellung verschiedener Produkte verwendet wird, darunter Kosmetika, Körperpflegeprodukte und Arzneimittel. Ethanol wird in der Industrie auch als Reinigungs- und Lösungsmittel eingesetzt, da es eine Vielzahl von Stoffen wirksam auflöst.

Desinfektionsmittel: Ethanol ist ein starkes Desinfektionsmittel, das häufig in Krankenhäusern, Labors und anderen Gesundheitseinrichtungen verwendet wird, um Bakterien, Viren und andere schädliche Mikroorganismen abzutöten. Ethanol wird auch bei der Herstellung von Händedesinfektionsmitteln und Desinfektionssprays verwendet.

Chemisches Zwischenprodukt: Ethanol ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung verschiedener Chemikalien, darunter Essigsäure, Ethylen und Butadien. Diese Chemikalien werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, unter anderem bei der Herstellung von Kunststoffen, Gummi und Textilien.

Alternative Energiequelle: Ethanol kann als alternative Energiequelle in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Brennstoffzellen und als Rohstoff für die Produktion von Biokraftstoffen. Der Einsatz von Ethanol als alternative Energiequelle erfreut sich aufgrund seines Potenzials als erneuerbare und nachhaltige Kraftstoffquelle wachsender Beliebtheit.

3. Chemische Reaktionen von Ethanol

  • Entflammbarkeit: Ethanol ist leicht entflammbar und kann sich bei relativ niedrigen Temperaturen entzünden. Diese Eigenschaft macht es zu einer nützlichen Brennstoffquelle, stellt aber bei unsachgemäßer Handhabung auch ein Sicherheitsrisiko dar.
  • Säure-Base-Eigenschaften: Ethanol ist eine schwache Säure und kann mit starken Basen unter Bildung von Ethoxidionen reagieren. Es kann auch mit starken Säuren unter Bildung von Ethylestern reagieren.
  • Oxidation: Ethanol kann zu Acetaldehyd oxidiert und dann weiter zu Essigsäure oxidiert werden. Diese Eigenschaft ist wichtig bei der Herstellung von Essig, der durch die Fermentation von Ethanol mit Essigsäurebakterien hergestellt wird.
  • Ethanol ist eine hochreaktive Substanz und kann mit einer Vielzahl anderer Chemikalien reagieren, darunter Säuren, Basen, Oxidationsmittel und Reduktionsmittel. Beispielsweise kann es mit Natriummetall reagieren, um Natriumethoxid und Wasserstoffgas zu bilden.

Verweise