Бутанол или бутиловый спирт с формулой C4H9OH представляет собой бесцветную ядовитую жидкость с ярко-выраженным запахом сивушного масла. В мире известны 4 вида бутанола: нормальный первичный бутиловый спирт СН3(СН2)3ОН, нормальный вторичный бутиловый спирт СН3СН2СН2(ОН)СН3, изобутиловый спирт (СН3)2СНСН2ОН и триметилкарбинол (СН3)3СОН.

В промышленных объемах бутанол получают путем оксосинтеза из пропилена с добавлением к реакции никель-кобальтовых катализаторов. Реакция протекает при температурах от 130 до 150 °C и давлении в 20 — 35 Мпа.

Начало производства бутанола было положено еще в 10 годах  XX века, тогда применялась бактерия Clostridia acetobutylicum. Сырьем мог послужить сахарный тростник, кукуруза, свекла, пшеница, маниока, а в дальнейшем и целлюлоза.

Когда в 50-е годы упали  цены на нефть, бутанол начали получать из нефтепродуктов. Сейчас в США выделяется около 1.39 млрд. литров разных видов бутанола каждый год.

История биобутанола

Заключив между собой соглашение по ведению разработок с целью получения биобутанола в 2003 году, две огромные международные корпорации DuPont и British Petroleum (BP) начали свое 3-х летнее сотрудничество. Спустя эти 3 года все исследования были завершены и проект создания революционного вида биотоплива второго поколения – биобутанола был опубликован. Вскоре, уже к концу 2007 года биобутанол начал производиться и успешно продаваться на территории Великобритании.

Помощь по производству биобутанола в Британии помогла организовать компания British Sugar, которая позволила переоборудовать свою фабрику, ферментирующую биопродукты в этанол.

Биобутанол по своей структуре похож на биоэтанол, но в отличие от него он более калорийный и нуждается в меньших затратах при производстве. Производство биобутанола намного проще с технической точки зрения, нежели производство классического этанола. Его можно выделять из кукурузы, сахарной свеклы, пшеницы, сахарного тростника и ячменя. Сейчас для производства биобутанола планируется начать использовать целлюлозосодержащие компоненты различных сельскохозяйственных культур, например сухие стебли кукурузы или солому.

Биобутанол называют следующим значительным этапом в развитии отрасли биотоплива. Особое внимание к этой сфере определенно не случайно, ведь сейчас именно биотопливо должно улучшить экологическую ситуацию в мире, так как над этой проблемой бьется уже не одно поколение ученых.

Биобутанол можно добавлять и к обычным видам бензина, а также бензину, в котором есть этанол. Дело в том, что новая разработка можно с легкостью использовать в современных двигателях внутреннего сгорания автомобилей.

Преимущества биобутанола

Во-первых, из-за низкого давления паров, биобутанол легко смешать с обычным бензином.

Во-вторых, калорийность биобутанола близка к этому показателю у бензина, в отличие от этанола. А значит, что использование биобутанола потребителем вызывает намного меньше проблем с экономией топлива. Это очень важно, ведь на данный момент доля применяемого биотоплива в  смесях горючего регулярно возрастает.

Биобутанол возможно включать в смесь и в более больших концентрациях, нежели его предшественника — биоэтанол, для использования в обыкновенных автомобильных двигателях. Сейчас биобутанол можно добавлять к бензину до 10% от общего объема при этом, совершенно не изменяя конструкцию двигателя.

Сейчас планируется, что в будущем появится возможность включения биобутанола в бензин до 16% от всего объема без ремонта двигателя.

Если смесь бензина с биобутанолом смешать с водой, то она расслаивается меньше, чем смесь этанола с бензином. Отсюда следует, что можно использовать уже существующие инфраструктуры дистрибуции, без каких-либо модификаций среди установок смешивания, хранилищ, а также заправок.

Планируется транспортировать биобутанол по уже существующим трубопроводам, а значит, его  можно с легкостью доставить и добавить к бензину, что позволяет избежать потребностей в дополнительной крупномасштабной инфраструктуре. Другие виды биотоплива переправлять по таким трубопроводам не получится.

Но, несмотря на такие значительные отличия у биобутанола есть много синергичных свойств с биоэтанолом:

1)Биобутанол выделяют из тех же продуктов сельского хозяйства, что и сам этанол — кукуруза, пшеница, сахарная свекла, сорго, кассава и сахарный тростник.

2)Все существующие мощности, связанные с производством этанола, можно легко переделать под производство биобутанола. Для этого требуются лишь незначительные изменения в течении процессов ферментации и дистилляции.

3)Пары биобутанола синергичны по давлению парам бензина с примесями этанола, что значительно упрощает добавление этанола.

Производство

В процессе производства биобутанола можно использовать самые обычные сельскохозяйственные культуры, такие как сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза, пшеница, кассава и сорго. Все это будет поддерживать их высадку и распространение.

Планируется, что в будущем будут появляться и другие способы по получению биотоплива из лигноцеллюлозного сырья энергоемких зерновых культур, которые отличаются ускоренным процессом роста – различные травы, также в качестве сырья могут быть и отходы, к примеру стержни кукурузы.

Экологические Преимущества:

Сейчас 2 компании DuPont и BP ведут подробные расчеты по эмиссионным характеристикам для биобутанола в рамках двух программ GHG Well-to-Wheel и Life Cycle Analysis. По первым полученным данным можно сделать вывод, что в случае использования одного и того же сырья биобутанол снижает степень эмиссии, уже на том же уровне что и обычный этанол.

Более низкое давление по сравнению с парами бензина, которое показывают нам пары биобутанола, говорит о том, что высокий уровень эмиссии ЛОС не должен зависеть от давления паров.

Преимущества для сельского хозяйства:

Биобутанол выделяется абсолютно из тех же разновидностей сельскохозяйственного сырья, что и биоэтанол — кукуруза, пшеница и сахарная свекла и т.д.

Биобутанол становится отличным продуктом для всех фермеров мира, ведь именно он позволяет создавать новые решения на рынке среди привычных продуктов сельского хозяйства. Это в свою очередь приведет к увеличению прибыли самих фермеров.

Простота процессов добавления биотоплива к бензину, а именно самого биобутанола, может косвенно (пройдя через синергию этанола и биобутанола) создать расширение рынка биотоплива и прочих рынков, связанных с сельскохозяйственными продуктами. Все эти процессы положительно скажутся на мировом рынке и обеспечат его рост.