ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นและความต้องการเชื้อเพลิงสะอาดที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง ความต้องการของตลาดสำหรับเชื้อเพลิงเอทานอลจึงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตเอทานอล นักวิจัยชาวจีนได้สำรวจกระบวนการผลิตและเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการผลิตเอธานอลอย่างกระตือรือร้น ผ่านการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง กระบวนการผลิตเอทานอลแบบดั้งเดิมอาศัยการหมักทางชีวภาพ-เป็นหลัก ในขณะที่เทคโนโลยีสมัยใหม่ได้แก่ เส้นทางการทำเอทิลีนไฮเดรชั่นและคาร์บอนิลเลชั่น-โดยอิงจากวัตถุดิบตั้งต้น C1 จากมุมมองของการแปลงทางเคมี กระบวนการผลิตเอธานอลที่มีจำหน่ายในท้องตลาดส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามประเภท: การหมักชีวมวลผ่านน้ำตาล เอทิลีนไฮเดรชั่น และคาร์บอนิลเลชัน-การเติมไฮโดรเจนของออกซิเจน-สารประกอบที่มี
วิธีการหมักเมล็ดพืช
การหมักเมล็ดพืชเป็นวิธีการผลิตเอธานอลที่ได้รับการพัฒนาเร็วที่สุดและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ หลักการพื้นฐานของวิธีนี้ก็คือ ภายใต้การกระทำของสารหมัก กลูโคส (C6H12O6) จะถูกแปลงเป็นเอธานอลผ่านกระบวนการทางชีวเคมีหลายชุด เช่น การปรุงอาหารและการเปลี่ยนน้ำตาล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารทำให้เกิดน้ำตาล (เช่น กรดหรือตัวเร่งปฏิกิริยาอะไมเลส) ถูกใช้ครั้งแรกเพื่อเปลี่ยนแป้งในวัตถุดิบให้เป็นน้ำตาลหมัก ซึ่งจากนั้นจะใช้ในการผลิตเอธานอลผ่านการหมัก ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้วแป้งจะถูกเตรียมด้วยเอนไซม์-ที่ทำให้แป้งเป็นน้ำตาลเพื่อให้เกิดเป็นน้ำตาล ซึ่งเป็นรากฐานสำหรับการหมักในภายหลัง
วิธีการให้เอทิลีนไฮเดรชั่น
เพื่อตอบสนองความต้องการที่พัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการสังเคราะห์สารอินทรีย์ขั้นพื้นฐาน จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้วัตถุดิบที่มีราคาไม่แพงและหาได้ทั่วไปเพื่อผลิตเอทานอล ในทางอุตสาหกรรม เส้นทางสังเคราะห์ที่สำคัญที่สุดคือวิธีการเอทิลีนไฮเดรชั่น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาเอทิลีนกับน้ำโดยใช้วิธีทางเคมีเพื่อผลิตเอทานอล ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีนี้มักเรียกว่าเอทานอลสังเคราะห์ เพื่อแยกความแตกต่างจากเอธานอลหมักที่ผลิตโดยวิธีการหมักแบบดั้งเดิม
วิธีการลดคาร์บอนิลเลชั่น
ขึ้นอยู่กับสถานะเฟสของระบบตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการในการเตรียมเอธานอลโดยการลดคาร์บอนิลเลชั่นของสารประกอบเมทอกซีส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: หนึ่งคือกระบวนการเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบดั้งเดิม และอีกวิธีหนึ่งคือกระบวนการลดคาร์บอนิลเลชันต่างกันไดเมทิลอีเทอร์ ซึ่งพัฒนาอุตสาหกรรมในปี 2560 แม้ว่าระบบตัวเร่งปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน แต่กลไกการเกิดปฏิกิริยาของทั้งสองวิธีมีความสอดคล้องกัน ทั้งสองเกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก: ประการแรก สารประกอบเมทอกซีจะถูกคาร์บอเนต เพื่อสร้างสารประกอบอะซิติล จากนั้นสารประกอบอะซิติลจะลดลงเพื่อให้ได้เอธานอลและผลพลอยได้ที่เกี่ยวข้อง ขั้นตอนแรก การขยายสายโซ่คาร์บอนของออกซิเจน C1- ที่มีสารประกอบเป็นออกซิเจน C2 - ที่มีสารประกอบผ่านปฏิกิริยาคาร์บอนิลเลชัน ถือเป็นกุญแจสำคัญในกระบวนการทั้งหมด และกำหนดความเป็นไปได้โดยตรงทางเทคนิคและเศรษฐกิจของการผลิตเอทานอลผ่านวิถีทางการลดคาร์บอนิลเลชันต่างๆ
การเร่งปฏิกิริยาซินกาส
การผลิตเอทานอลแบบเร่งปฏิกิริยาโดยตรงจากซินกาสเป็นหนึ่งในวิถีทางที่สำคัญสำหรับการผลิตเอทานอลจากถ่านหิน- เทคโนโลยีนี้ใช้ซินกาส (CO + H2) เป็นวัตถุดิบ โดยจะเปลี่ยนทิศทางเป็นแอลกอฮอล์ผสมคาร์บอนต่ำ- ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเอทานอล ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา เทคโนโลยีหลักอยู่ที่การพัฒนาและการคัดเลือก-ตัวเร่งปฏิกิริยาประสิทธิภาพสูง เนื่องจากองค์ประกอบที่ซับซ้อนของซินกาสที่ใช้ถ่านหิน- กระบวนการนี้จึงมีความต้องการสูงในด้านความสามารถในการปรับตัว ความเสถียร และการป้องกัน-ความเป็นพิษของตัวเร่งปฏิกิริยา ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยามีความจำเป็นเพื่อปรับปรุงการแปลงคาร์บอนมอนอกไซด์และการเลือกเอทานอล
เมทิลอะซิเตตเติมไฮโดรเจน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการไฮโดรจิเนชันของเมทิลอะซิเตตเป็นเทคโนโลยีเอธานอลได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากนักวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในปฏิกิริยานี้สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก: ประเภทหนึ่งคือตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโลหะมีตระกูล- ซึ่งแสดงด้วยรูทีเนียม (Ru) โรเดียม (Rh) พัลเลเดียม (Pd) และแพลทินัม (Pt); อีกระบบหนึ่งคือระบบที่ไม่ใช่-โลหะมีตระกูล ซึ่งแสดงด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีทองแดง-
