اتانول (بنزین سبز)

با ماده اصلی سازنده ادکلن ها، مشروبات الکلی و سوخت خودروهای جدید بیشتر آشنا شوید.

اتانول یا الکل اتیلیک که «بنزین سبز» نیز نامیده می­‌شود، نوعی الکل با ترکیب شیمیایی C₂H₅OH است. این ماده معمولا از تخمیر و تقطیر گلوکز در غیاب اکسیژن به دست می­ آید. امروزه این ماده پرکاربرد ترکیب اصلی بسیاری از نوشیدنی‌های الکلی را تشکیل می دهد. علاوه بر این، اتانول کاربردهای بی‌نظیر دیگری در سوخت صنایع، حلال، نگه‌دارنده و گندزدا در صنایع دارویی و کنترل‌کننده پخش بو در ادکلن‌ها نیز استفاده می شود. در این مقاله کمی بیشتر با این حلال صنعتی آشنا خواهیم شد.

اتانول که معمولا با نام­ «اتیل الکل» نیز شناخته می­‌شود، مایعی زلال، فرّار، قابل احتراق و بی‌رنگ است. بوی نسبتا تندی دارد و ویسکوزیته آن در حد آب است. همچنین حلالیت بسیار خوب آن در فرایندهای آزمایشگاهی زبانزد است.

نکته مهمی که این حلال را از دیگر ترکیبات آلی با وزن اتمی یکسان متمایز می­‌کند، نقطه جوش بالای آن است. به عنوان مثال نقطه جوش پروپان که تقریبا وزن مولکولی برابری با اتانول دارد، ۴۲- درجه سانتی‌گراد است؛ درحالی‌که نقطه جوش اتانول تقریبا ۷۸ درجه سانتی‌گراد است. دلیل این اختلاف، وجود پیوندهای هیدروژنی مربوط به گروه عاملی OH است که نیروی جاذبه میان مولکول­‌های مجاور در اتانول را تا حدود زیادی افزایش می‌دهد.

الکل اتیلیک عموما خاصیت ضعیف اسیدی و بازی از خود نشان می‌دهد که خاصیت بازی آن به دلیل جفت الکترون تنهای اکسیژن بوده و خاصیت اسیدی آن، به دلیل پیوند هیدروژن با عنصر الکترونگاتیو اکسیژن است. معمولا اتانول با فلزات فعال قلیایی و قلیایی خاکی (Na و K و Mg و …) وارد واکنش شده و «اتوکسید» ایجاد می‌کند.

انواع اتانول

با توجه به کاربرد و موارد مصرف اتیل الکل، این ماده در انواع مختلفی مورد استفاده قرار می­‌گیرد. مهم­ترین انواع اتانول عبارتند از:

• اتانول طبی: الکل اتیلیک عرضه شده در بازار ایران عمدتا از نوع الکل اتیلیک طبی است. این نوع الکل دارای حداقل ۹۶ درصد حجمی اتانول است و به عنوان الکل پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. اتانول طبی علاوه بر مصارف پزشکی و ضد عفونی­‌کنندگی، در صنایع دارویی، غذایی و بهداشتی و آرایشی نیز کاربرد دارد.
• اتانول مطلق: این نوع اتانول که معمولا با نام «الکل مطلق» شناخته می­‌شود، حاوی ۹۹٫۴ تا ۱۰۰ درصد حجمی، یا ۹۹ تا ۱۰۰ درصد وزنی اتانول است. وزن مخصوص این الکل در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد بین ۰٫۷۹۳ تا ۰٫۷۹۴ است.
• اتانول تقلیبی: اتانول تقلیبی یا وارونه الکلی­ست که به آن مواد مجاز تقلیب کننده اضافه می­‌کنند و در نتیجه خلوص آن از بین رفته و مصرف آن به عنوان یک الکل طبیعی و خالص غیر مناسب خواهد بود.
• اتانول زیستی: این نوع الکل به «زیست‌اتانول» نیز معروف است. بر خلاف نفت، نوعی انرژی تجدیدپذیر به شمار می رود و می‌تواند از مواد خام کشاورزی به دست آید. زیست ‌اتانول می‌تواند از مواد اولیه زیشتی با منشا قندی مثل نیشکر، سیب‌زمینی، مانیوک و ذرت نیز به دست آید.

کاربردهای الکل اتیلیک

حلال

پس از آب، اتانول مهم­‌ترین حلال به شمار می­‌رود. در واقع این ماده به عنوان حلال مورد استفاده قرار می‌گیرد تا اجزای فعالی که در آب حل نمی‌شوند، نرم و قابل حل شوند. به همین دلیل کاربردهای تجاری مهم این حلال به عنوان حلال در داروها، پوشش­‌های سطحی، فرآیندهای غذایی و دارویی، ساخت محصولات آرایشی و بهداشتی، شوینده­ ها و ضدعفونی کننده­ هاست.

فرایندهای سنتز شیمیایی

در بسیاری از فرایندهای سنتز شیمیایی (به خصوص سنتز نانومواد)، از الکل اتیلیک به عنوان مادۀ اولیه (Precursor) استفاده می‌­شود. امروزه عمده این کاربردها در بازار ایران، معمولا به تولید رنگ اختصاص یافته است. مهم­‌ترین موادی که با به کارگیری این الکل تولید می­‌شوند عبارتند از:

اتیل استات، اتیلن، دی اتیل اتر، استالدهید، اتیل آمین­ها، استیک اسید، گلیکول اترها و هر محصول دیگری که از واکنش اتیلن اکسید یا اپوکسیدهای دیگر حاصل شود. اتانول در تولید ضدیخ های شیمیایی نیز کاربرد دارد.

سوخت

سوخت اتانول، سوخت نسبتاً خوبی برای موتورهاست و در صنعت، به صورت‌های مختلفی استفاده می‌شود. امروزه معمولا اتانول سوختی، به عنوان جایگزین بنزین مورد استفاده قرار می‌گیرد (به صورت سوخت اتانولی E85، و به ندرت E100) یا به عنوان افزودنی اکتان­‌افزا و اکسیژن‌زا به بنزین اضافه می‌گردد (برای مثال به صورت بنزین E5، E10 و یا E15). در مواردی نیز اتانول جایگزین بخشی از بنزین مصرفی خودرو می‌گردد.

امروزه فناوری جدید خودروهای با سوخت دوگانۀ «بنزین- الکل»، به جای خودروهای بنزین­‌سوز این امکان را فراهم می­‌کند که یک خودرو با بنزین، با الکل یا با هر دو کار کند. لازم به ذکر است که الکل مورد استفاده در سیستم یادشده، اتانول است. هم اکنون از مخلوط ۷۵ تا ۸۰ درصد بنزین و ۲۰ تا ۲۵ درصد الکل اتیلیک به عنوان سوخت در خودروها استفاده می­‌شود. جالب است بدانید «فولکس واگن»، اولین شرکتی بود که در مارس ۲۰۰۳ خودروهایی با سوخت دوگانه تولید کرد.

جالب است بدانید تولید اتانول سوختی (برای ترابری و حمل و نقل) در جهان از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۷ میلادی، از ۱۷ میلیارد لیتر به بیش از ۵۲ میلیارد لیتر رسیده‌ است. از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۰۸ میلادی، سهم سوخت الکل اتیلیک در مصرف خودروهای بنزینی ۳٫۷ ٪ تا ۵٫۴ ٪ افزایش یافته و در سال ۲۰۰۹، تولید جهانی سوخت اتانول به ۱۹٫۵ گالن (۷۳٫۹ میلیارد لیتر) رسیده است!

پزشکی

کاربرد مهم دیگر الکل اتیلیک در حوزه پزشکی و داروسازی است. اتانول در دستمال­‌های پزشکی و معمولاً در ژل ضد باکتری و ضد قارچ استفاده می­‌شود. این ماده موجوداتی مانند باکتری، قارچ و بسیاری از ویروس‌­ها را به طور کامل می‌­کشد. اتانول همچنین می­‌تواند به عنوان ضد عفونی­‌کننده و به عنوان یک پادزهر برای متانول و مسمومیت با اتیلن گلیکول استفاده شود.

تولید اتانول

اتانول غیر صنعتی

برای استفاده­‌های غیرصنعتی، این الکل را می‌توان از هر محصول گیاهی که حاوی مقادیر زیادی شکر باشد، تولید کرد. هر ترکیبی هم که بتوان آن را به شکر تبدیل کرد، در تولید الکل اتیلیک استفاده می‌شود؛ مانند نشاسته و سلولز. عمدتا در این حالت اتانول در یک فرایند چهار مرحله‌ای تولید می‌شود:

• مواد اولیه (محصولات کشاورزی یا گیاهان) برای تسهیل فرایند خرد می‌شوند.
• شکر از مواد اولیه جدا می‌شود. به‌طور دقیق‌تر سلولز به شکر تخریب‌شده و یا نشاسته به شکر تبدیل می‌شود. این عملیات طی یک فرایند پخت انجام می‌شود.
• مرحلۀ بعد، فرایند «تخمیر» است. مخمرها و باکتری‌ها از شکر تغذیه می‌کنند و سپس اتانول آزاد می‌شود. سپس طی این فرایند کربن دی‌اکسید به‌عنوان محصول جانبی ایجاد می‌شود. بسیاری از نوشیدنی‌های بر پایه انگور و مالت هم با فرایند مشابهی تولید می‌شوند.
• برای تولید الکل اتیلیک با غلظت بالا، طی فرایند تقطیر، از سایر محصولات جداسازی می‌شود. برای این‌که این الکل توسط انسان قابل‌مصرف نباشد، گازوئیل به‌عنوان ماده افزودنی به آن اضافه می‌شود. ذرت استفاده‌شده را می‌توان بعد از فرآیند، جداسازی نمود و برای غذای دام و طیور استفاده کرد.‌

اتانول صنعتی

اتانول مورد مصرف در صنعت را معمولا از واکنش افزایشی و کاتالیزوری آب با اتیلن تولید می‌کنند. واضح است که این فرایند شیمیایی اقتصادی‌تر از تولید آن با مخمر است. امروزه برای تولید تجاری­‌تر و آسان­تر این الکل ، تخمیر مواد آلی زائد مانند خرده چوب و خاک­‌ ارّه نیز پیشنهاد شده است. لازم است بدانید اتانول صنعتی برای مصرف انسان نامناسب است؛ زیرا معمولا در فرایند تولید مقادیر کمی متانول و مواد سمی دیگر به آن اضافه می‌شود.

نکات ایمنی

لازم است در استفاده از اتانول به نکات ایمنی زیر توجه نمایید:

• اثرات استفاده: ورود الکل اتیلیک به بدن موجب تضعیف دستگاه عصبی مرکزی می­‌گردد. این ماده محرک بافت­‌هاست و تماس بیش از اندازه آن با پوست موجب سردرد می­‌گردد.
• جذب و دفع: اتانول از تمام راه­‌ها جذب می­‌شود اما خوشبختانه جذب آن از راه معده کم است. روده کوچک ۸۰ درصد یا بیشتر مقدار خورده شده را جذب می کند. کمتر از ۱۰ درصد بی تغییر از راه ادرار دفع می‌­گردد. در بافت­ها به سرعت منتشر می­‌شود و در حدود ۸ گرم در ساعت اکسید شده و به انیدرید کربنیک تبدیل می­‌گردد.
• اثرات سمی: بستگی به مقدار مصرف الکل دارد. در صورتی که مقدار جذب شده اتانول بیش از مقدار اکسید شده باشد، میزان آن در بافت­‌ها بالا می رود. تهوع و استفراغ و سرگیجه، لکنت زبان، گشادی مردمک­ها، صورت برافروخته از علایم آن است. اختلال در تطابق حرکات عضلانی، هذیان گویی، بی­‌خوابی نیز ایجاد می کند.
• درمان مسمومیت: در حالات استعمال زیاد اتانول، باید معده را با بی­کربنات یا نیترات ۱ درصد شستشو داد و بیمار را در یک محیط گرم و آرام بستری کرد.

شناسایی مسمومیت توسط اتانول

مهم‌­ترین راه شناسایی بوی دهان است. چنانچه میزان الکل خون یک در هزار یا بیشتر باشد مسمومیت برقرار است و بوی دهان عوض می­‌شود. پس از استشمام بوی الکل اتیلیک از دهان شخص، بلافاصله روش‌­های درمان لازم الاجرا هستند.

منابع

حسینی ، سید صاحب سادات؛ آقاپور مقدم ، سید رضا . (۱۳۸۹) . شناخت الکل (اتانول) در یک نگاه ، انتشارات راز دیوان
www.chemicalsafetyfacts.org
www.academia.edu