Етанолът е органично съединение, което се състои от два атома въглерод, шест атома водород и един атом кислород. Той е вид алкохол, който се получава при ферментацията на захари от различни растения като царевица, тръстика, жито. Етанолът има много приложения в промишлеността, медицината, козметиката и селското стопанство, но най-известен е като съставка на алкохолните напитки и като алтернативно гориво за автомобили.
Дефиниция за Етанол
Етанолът е моноалкохол, т.е. има една хидроксилна група (-OH), свързана с въглеродна верига. Той е безцветна, летлива, запалима и миризлива течност при стайна температура и налягане. Той е разтворим във вода и в повечето органични разтворители като етер, ацетон, бензен. Етанолът има характерен горчив вкус и остра миризма, които се усещат при консумация на алкохол. Етанолът е психоактивно вещество, което влияе на централната нервна система, предизвиквайки еуфория, разсейване, заспиване и други ефекти в зависимост от дозата и индивидуалната чувствителност.
Формула на етанола
Химичната формула на етанола е C2H5OH или CH3CH2OH. Тя показва, че етанолът е съставен от два атома въглерод, шест атома водород и един атом кислород. Молекулата на етанола има две части: етилова група (CH3CH2) и хидроксилна група (OH). Етиловата група е хидрофобна, т.е. отблъсква водата, докато хидроксилната група е хидрофилна, т.е. привлича водата. Това обяснява защо етанолът е добър разтворител за водни и органични съединения.
Молекулата на етанола е полярна, т.е. има разпределение на електричния заряд, което позволява да образува водородни връзки с други молекули. Това обуславя високата точка на кипене на етанола (78 °C) в сравнение с други алкохоли с по-къси въглеродни вериги.
Употреба на етанол
Етанолът има много и разнообразни употреби в различни области на човешката дейност. Някои от най-важните са:
- Алкохолни напитки. Етанолът е основната съставка на всички видове алкохолни напитки като бира, вино, ракия, уиски, водка. Той се получава при ферментацията на захари от различни растения като царевица, тръстика, жито, ориз, грозде. Ферментацията е процес, при който микроорганизми, като дрожди, превръщат захарите в етанол и въглероден диоксид. Степента на алкохолност на напитките зависи от времето и условията на ферментацията, както и от евентуалната дестилация, която концентрира етанола;
- Гориво. Етанолът се използва като алтернативно или добавъчно гориво за автомобили и други превозни средства. Той се получава от биомаса като царевица, тръстика, слама. Той има предимството, че е обновяем, биоразградим и по-чист от фосилните горива като бензин и дизел. Етанолът може да се използва в чист вид или в смес с бензин, като етанол-бензинова смес (E10, E15, E85). Етанолът има по-ниска енергийна плътност от бензина, което означава, че се изразходва по-бързо, но също така има по-висок октанов индекс, което означава, че е по-устойчив на детонация;
- Разтворител. Етанолът е един от най-широко използваните разтворители в промишлеността и лабораториите. Той е добър разтворител за много органични съединения като етери, алдехиди, кетони, естери, амини. Използва се за извличане, пречистване, синтез и анализ на различни химически вещества. Използва се също за производство на лакове, бои, лепила, парфюми, козметика;
- Дезинфектант. Етанолът е ефективен дезинфектант, тъй като убива повечето бактерии, гъбички и някои вируси, като денатурира протеините им и разтваря липидите им. Етанолът се използва в медицинските кърпички и в антибактериални почистващи гелове за ръце. Денатурираният етилов алкохол се използва още за почистване на кожата преди поставяне на инжекции и за дезинфекциране на медицински инструменти при някои медицински процедури. Също така е доказано, че промивките с разтвор на етанол могат да помогнат в борбата с инфекции, свързани с дългата употреба на интравенозни катетри и други медицински приспособления. В ролята си на антисептик и дезинфектант етанолът е включен в списъка с основни лекарства на Световната здравна организация, които са необходими за посрещане на ключовите нужди в сферата;
Етанолът – горивото на бъдещето
Както вече споменахме, етанолът се смята за едно от най-перспективните алтернативни горива за бъдещето, тъй като има редица предимства пред фосилните горива като бензин и дизел. Някои от тях са:
Етанолът е обновяем ресурс, който се произвежда от биомаса. Това означава, че той не се изчерпва като фосилните горива, които са ограничени и трудно достъпни.
Етанолът е биоразградим и екологичен. Той не съдържа сяра, олово, азотни оксиди и други замърсители, които се изхвърлят при изгарянето на фосилните горива и допринасят за глобалното затопляне, киселинните дъждове и смога.
Етанолът е по-евтин и по-достъпен от фосилните горива, тъй като може да се произвежда локално от различни растения, които са широко разпространени и лесно отглеждани. Той не изисква скъпи и сложни технологии за преработка и транспортиране, които зависят от политически и икономически фактори.
Етанолът е по-безопасен от фосилните горива, тъй като има по-висока температура на запалване и по-ниска температура на самовъзпламеняване. Това означава, че той е по-трудно запалим и по-лесно угасим, което намалява риска от пожари и експлозии.
Интересни факти за етанола
Етанолът е едно от най-старите и най-използваните химически вещества от човечеството. Ето някои интересни факти за него:
- Етанолът е бил открит още в древността от различни цивилизации като египтяните, шумерите, вавилонците. Те са използвали ферментацията на захари от плодове, зърна и мед за производство на алкохолни напитки като пиво, вино, медовина. Тези напитки са имали религиозно, медицинско и социално значение за тези народи;
- Етанолът е бил изолиран за първи път като чисто вещество от арабския химик Ал-Рази през 9-ти век. Той е използвал дестилацията на виното за получаване на концентриран етанол, който е наричал ал-кухл (алкохол). Той е използвал етанола за разтваряне на други вещества като смоли;
- Етанолът е бил използван за първи път като гориво за автомобили от немския изобретател Николаус Ото през 1860 г. Той е създал първия четиритактов двигател, който е работил на смес от етанол и бензин. Демонстрирал е своето изобретение на Парижката световна изложба през 1867 г.;
- Етанолът е бил използван за първи път като антисептик от френския хирург Жозеф Листер през 1867 г. Той е открил, че етанолът убива бактериите, които причиняват инфекции при ранени пациенти. Използвал е етанола за дезинфекция на хирургически инструменти, ръце и рани. Той е намалил смъртността от хирургически операции от 50% на 15%;
Употреба на етанола в бъдеще - възможности
Етанолът има голям потенциал за развитие и усъвършенстване като алтернативно гориво за бъдещето. Някои от възможностите са:
- Производство на етанол от второ поколение. Това са методи за производство на етанол от нехранителни части на растенията като клетъчната стена, листа, стъбла. Това ще позволи да се използват по-ефективно растителните ресурси и да се намали конкуренцията с хранителната продукция;
- Производство на етанол от трето поколение. Това са методи за производство на етанол от микроорганизми като водорасли, бактерии. Това ще позволи да се използват по-бързо растящи и по-устойчиви на стрес организми, които могат да се отглеждат в различни среди като морета, пустини;
- Производство на етанол от четвърто поколение. Това са методи за производство на етанол от генетично модифицирани растения и микроорганизми, които могат да произвеждат по-голямо количество и по-висококачествен етанол. Това ще позволи да се повиши ефективността на веществото.
Недостатъци на етанола
Въпреки предимствата си етанолът има и някои недостатъци, които трябва да се вземат предвид при използването му. Някои от тях са:
- Замърсяване на въздуха. Етанолът при изгарянето си освобождава въглероден диоксид, който е главен фактор за глобалното затопляне. Също така, етанолът може да съдържа примеси като сяра, които при изгарянето си образуват вредни емисии като серни оксиди, които допринасят за киселинните дъждове и смога;
- Заема много екологично пространство. Етанолът се произвежда от биомаса. Това изисква големи площи земеделска земя, които могат да се използват за други цели, като производство на храни, опазване на биоразнообразието. Също така отглеждането на растенията за етанол изисква голямо количество вода, торове и пестициди, които могат да замърсят почвата и водните ресурси;
- Човешко въздействие. Етанолът като психоактивно вещество влияе на централната нервна система на човека, предизвиквайки еуфория, разсейване, заспиване и други ефекти в зависимост от дозата и индивидуалната чувствителност. При прекомерна употреба етанолът може да причини алкохолна интоксикация, алкохолна зависимост, алкохолна цироза, алкохолна деменция и други заболявания. Етанолът също така може да взаимодейства с други лекарства и вещества, които могат да повишат или намалят неговите ефекти;
- Повреда на двигателя. Етанолът е по-корозивен от бензина и е по-предразположен към събиране на мръсотия и други замърсители, които могат да повредят горивните системи на автомобилите и други превозни средства. Етанолът също така има по-ниска енергийна плътност от бензина, което означава, че се изразходва по-бързо и изисква по-чести зареждания.
