Etanol veya etil alkol, alkol familyasının (metanol, propanol ve butanol) bir parçasıdır. Oldukça ayırt edici bir kokudu olan, yanıcı, renksiz, uçucu ve az oranda zehirli bir likittir.
Etanol geleneksel olarak, onu medeniyetin birkaç bin yıldır bildiği kimyasal bir bileşik haline getiren şekerin fermantasyonu yoluyla biyolojik yöntemlerle üretilmektedir. (Şekerin fermantasyonundan yararlanarak bira mayalama, gerçek bir damıtma işlemini ilk olarak geliştirenler Mısırlılar olsa dahi, antik Mezopotamya’ya kadar uzanacak şekilde belgelendirilmektedir.) Günümüzde etanol aynı zamanda petrokimyasal hammadeden sentetik olarak üretilebilmektedir.
İçeceklerin yapımındaki tarihi rolünün ötesinde etanol günümüzde birden çok role sahiptir:
Çekici, temiz yanan bir yakıt olup, katkısız olarak veya benzine katkı maddesi olarak kullanılır. Ayrıca ısınma için de kullanılabilir.
Güçlü bir çözücüdür, çeşitli endüstriyel uygulamalarda geniş çapta kullanılır.
Kozmetik makyaj malzemelerinin, parfümlerin ve aerosollerin üretiminde geniş çapta kullanılır.
Güvenilir bir antiseptiktir, çeşitli eczacılıkla ilgili uygulamalara sahiptir.
Başta sirke üretimi için olmak üzere gıda endüstrisinin bir hammadesidir (sıklıkla endüstriyel bir uygulama olarak görülür).
Etanolun farklı dereceleri farklı uygulamalarda kullanılmaktadır: Düşük derece veya ‘tadı kötü” alkol, ısıtma uygulamaları için uygundur. Yüksek saflık fermantasyon alkolü, beyaz alkol markalarının, likörlerin ve aperatiflerin (sentetik alkol asla içki endüstrisinde kullanılmaz) üretiminde değerlidir. Bazı uygulamalar alkolün suyu alınmış veya doğal yapısını kaybetmiş ek bir damıtma süreci aracılığıyla damıtarak arıtılmasını gerektirebilir (bkz. Etanol – Üretimi hakkında).
ÜRETİM
Bir fermantasyon alkolü olarak etanol, mayalanabilir şeker içeren herhangi bir hammaddeden üretilebilir. Bu hammadeler genel olarak dört kategoriye ayrılmaktadır: şeker bazlı ham maddeler, nişasta, selüloz ham maddeleri ve şarap imalathanelerinin fazlası veya katması.
ŞEKER:Yaygın bir şeker bazlı ham madde, şeker pancarı veya şekerkamışının şeker arıtma işlemlerinin bir çökeltisi olan şeker pekmezidir. Diğerleri arasında şeker pancarı veya şekerkamışı, elma veya üzüm gibi meyveler ve geniş bir bitki çeşidi (süpürge darısı, sabır otu, yerelması vb.) bulunur. Bunlar şekerli bir su özü çıkarmak amacıyla bir difüzörde sıkıştırılır, elekten geçirilir, suda bekletilir ve işlenir.
NİŞASTA: Buğday, darı/mısır, çavdar veya pirinç ve manyok, tapyoka ve patates gibi yumru kökler bu gruba dahildir. Nişasta doğrudan mayalanmadığı için bir işlem gereklidir. Örneğin mısır, ince bir toz halinde çekilir ve bir ezme sistemine verilir; burada su ve alfa-amilaz enzimiyle karıştırılır. Daha sonra ise, ısının nişastayı sıvılaştırdığı ve enzimlerin şekerlere ayrıldığı kazanlardan geçer. Sonrasında karışım soğutulur ve bir fermentöre pompalanır.
SELÜLOZ: Kağıt fabrikalarından odun, odun yongaları, testere talaşı ve kalıntılar, asit hidrolizi aracılığıyla şekere dönüştürülür. Bu, kendi içinde önemli oranda potansiyele sahip etkili bir süreçken, bol miktarda enerji gerektirir ve fermantasyon sırasında önemli miktarlarda metanol açığa çıkarır (odun alkolü).
Fermantasyon & Damıtma
Tüm etanol üretimi iki basamak içerir: Fermantasyon – mikroorganizmalar (maya) tarafından organik bileşenlerin (şeker) enzimatik dönüşümü. Bu işlemi takip eden Damıtma – farklı kaynama noktası ve fiziksel özellikleri olan bileşenlerin ayrışma işlemi.
Fermantasyon sıcaklığa ve asitiliğe karşı oldukça hassastır ve yakın kontrolü gerektirir. Endüstriyel fermantasyon kesikli (tüm süreç kapsanır ve ayrı haznelerde tamamlanır) veya sürekli (ürün bir hazneden diğerine taşar) bir süreç olabilmektedir. Döngü, 30° ile 32°C arasında bir sıcaklıkta 20 ile 30 saat arasında sürer ve ortaya çıkan, ‘düşük değerli şarap’ veya ‘düşük değerli bira’ olarak bilinen ürün hacim olarak en çok %12 alkol olacaktır (daha yüksek alkol konsantrasyonlarında maya etkinliğini kaybetmektedir). Her 100 kg şeker için 50 kg alkol miktarı kabul edilebilir olarak görülmektedir. Fermantasyon artıkları hayvan yemi olarak kullanılabilir.
Damıtma, alkolü konsantre eder ve saflaştırır. Endüstriyel seviyelerde etanol, bir damıtma sütununun yükselen buharı alçalan ‘düşük değerli şarap’ veya ‘düşük değerli bira’ likidi kullanan kabarcık fincanı, valf veya elek tepsi gibi araçlar ile temas ettirdiği sürekli bir damıtma süreci yoluyla üretilmektedir. Bu, kütle aktarımına yol açar; alkol buharı sütunun üstünde toplanırken, alkolden arınmış asıl likit, sütunun tabanından döküntü olarak atılır. Katışkıların giderilmesi, ‘başlar’ın (ester, aldehit vb) sütunun üst kısmına ve ‘kuyruklar’ın (furfural, yüksek alkoller, aldehitler vb.) ise sütunun tabanına geri çekilmesini sağlayan kaynama noktası farklılıkları ile gerçekleştirilir. Damıtma, hacim olarak %95 veya 96 gücünde ham alkol üretir.