Ethanol, také známý jako ethylalkohol, pijící alkohol nebo obilný alkohol, je hořlavá, bezbarvá, mírně toxická chemická sloučenina s charakteristickým parfémovitým zápachem, a je nejznámější jako alkohol, který se nachází v alkoholických nápojích. V běžném užívání je často označován jednoduše jako alkohol. Jeho molekulární vzorec je různě zastoupen jako EtOH, CH3CH2OH, C2H5OH nebo jako jeho empirický vzorec C2H6O.
Hydroxylová skupina ethanolu je schopna podílet se na vodíkovém vázání. Na molekulární úrovni se kapalný ethanol skládá z vodíkem vázaných párů molekul ethanolu (dimerů); tento jev způsobuje, že ethanol je viskóznější a méně těkavý než méně polární organické sloučeniny s podobnou molekulovou hmotností. Ethanol, stejně jako většina alkoholů s krátkým řetězcem, je hořlavý, bezbarvý, má silný zápach a je těkavý.
Ethanol má index lomu 1,3614 a je všestranným rozpouštědlem. Je mísitelný s vodou a s většinou organických kapalin, včetně nepolárních kapalin, jako jsou alifatické uhlovodíky. Vzhledem k vodíkovým vazebným vlastnostem ethanolu absorbuje vodu ze vzduchu, když ji nechá být. Mezi iontovými sloučeninami je mnoho monovalentních solí alespoň částečně rozpustných v ethanolu, přičemž soli velkých, polarizovatelných iontů jsou rozpustnější než soli menších iontů. Většina solí polyvalentních iontů je v ethanolu prakticky nerozpustná. Ethanol se používá jako rozpouštědlo v rozpouštědlech léčivých přípravků, příchutích potravin a barvivech, které se ve vodě nerozpouštějí snadno. Jakmile je nepolární materiál rozpuštěn v ethanolu, lze přidat vodu a připravit roztok, který je většinou voda. Molekula ethanolu má hydrofilní OH skupinu, která mu pomáhá rozpouštět polární molekuly a iontové látky. Krátký, hydrofobní uhlovodíkový řetězec může přitahovat nepolární molekuly. Ethanol tak může rozpouštět polární i nepolární látky.
Chemický vzorec ethanolu, (C je uhlík, pomlčka je jednoduchá vazba, H je vodík, O je kyslík)
Chemií ethanolu je převážně jeho hydroxylová skupina.
Ethanolův hydroxylový proton je slabě kyselý, má pKa pouze 15,9, ve srovnání s vodou 15,7 (Ka ethanolu je mírou . Všimněte si, že Ka vody je odvozen dělením disociační konstanty vody, moles2/litr, její molární hustotou 55,5 mol/litr). Ethanol může být kvantitativně přeměněn na svou konjugovanou bázi, ethoxidový iont (CH3CH2O−), reakcí s alkalickým kovem, jako je sodík. Při této reakci vzniká vodíkový plyn:
V aprotických rozpouštědlech reaguje ethanol s halogenidy vodíku za vzniku ethylhalogenidů, jako je ethylchlorid a ethylbromid, prostřednictvím nukleofilní substituce:
Ethylhalogenidy lze také vyrobit reakcí ethanolu specializovanějšími halogenujícími látkami, jako je thionylchlorid pro přípravu ethylchloridu nebo tribromid fosforitý pro přípravu ethylbromidu.
V kysele katalyzovaných podmínkách ethanol reaguje s karboxylovými kyselinami za vzniku ethylesterů a vody:
Reverzní reakce, hydrolýza výsledného esteru zpět na ethanol a karboxylovou kyselinu, omezuje rozsah reakce a vysoké výnosy jsou neobvyklé, pokud nelze z reakční směsi při jejím vzniku odstranit vodu. Esterifikaci lze provést také pomocí reaktivního derivátu karboxylové kyseliny, například acylchloridu nebo anhydridu kyseliny. Velmi běžným esterem ethanolu je ethylacetát, který se nachází v odlakovači nehtů.
Ethanol může také tvořit estery s anorganickými kyselinami. Diethylsulfát a triethylfosfát, připravené reakcí ethanolu s kyselinou sírovou, respektive kyselinou fosforečnou, jsou oba užitečné ethylační látky v organické syntéze. Ethylnitrit, připravený z reakce ethanolu s dusitanem sodným a kyselinou sírovou, byl dříve široce používaným diuretikem.
Silné kyseliny, například kyselina sírová, mohou katalyzovat dehydrataci ethanolu za vzniku buď diethyletheru nebo ethylenu:
Ačkoli kyselina sírová tuto reakci katalyzuje, kyselina je zředěna vzniklou vodou, což činí reakci neúčinnou.
To, který produkt, diethylether nebo ethylen, převažuje, závisí na přesných reakčních podmínkách.
Ethanol může být oxidován na acetaldehyd a dále oxidován na kyselinu octovou. V lidském těle jsou tyto oxidační reakce katalyzovány enzymy. V laboratoři, vodné roztoky silných oxidačních činidel, jako je kyselina chromová nebo manganistan draselný, oxidují ethanol na kyselinu octovou a je obtížné zastavit reakci na acetaldehyd při vysoké výtěžnosti. Ethanol může být oxidován na acetaldehyd, bez nadměrné oxidace na kyselinu octovou, reakcí s pyridiniem chloridem chromitým.
Ethanol hořící v ohraničení odpařovací misky
Spalováním ethanolu vzniká oxid uhličitý a voda:
94% denaturovaný ethanol prodávaný v lahvi pro domácí použití
Ethanol se vyrábí jak petrochemicky, hydratací ethylenu, tak biologicky kvašením cukrů s kvasinkami.
Ethanol pro použití jako průmyslová vstupní surovina se nejčastěji vyrábí z petrochemických vstupních surovin, typicky kysele katalyzovanou hydratací ethenu, reprezentovanou chemickou rovnicí
Katalyzátorem je nejčastěji kyselina fosforečná, adsorbovaná na porézní nosič, jako je křemelina nebo dřevěné uhlí; tento katalyzátor byl poprvé použit pro velkokapacitní výrobu ethanolu společností Shell Oil Company v roce 1947. Pevné katalyzátory, většinou různé oxidy kovů, byly zmíněny také v chemické literatuře.
Ve starším procesu, který poprvé v průmyslovém měřítku praktikoval v roce 1930 karbid Union, ale dnes už téměř zcela zastaralý, byl ethen hydratován nepřímo reakcí s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku ethylsulfátu, který byl následně hydrolyzován za vzniku ethanolu a regenerace kyseliny sírové:
Ethanol pro použití v alkoholických nápojích a velká většina ethanolu pro použití jako palivo se vyrábí fermentací: když určité druhy kvasinek (především Saccharomyces cerevisiae) metabolizují cukr za nepřítomnosti kyslíku, produkují ethanol a oxid uhličitý. Celková chemická reakce vedená kvasinkami může být reprezentována chemickou rovnicí
Proces kultivace kvasinek za podmínek pro výrobu alkoholu je označován jako vaření piva. Vaření piva může produkovat pouze relativně zředěné koncentrace etanolu ve vodě; koncentrované roztoky etanolu jsou pro kvasinky toxické. Nejvíce etanolu tolerantní kmeny kvasinek mohou přežít až v asi 15% etanolu (podle objemu).
Během fermentačního procesu je důležité zabránit tomu, aby se kyslík dostal k ethanolu, protože jinak by se ethanol oxidoval na kyselinu octovou (ocet). Také za přítomnosti kyslíku by kvasinky prošly aerobním dýcháním, při kterém by vznikl jen oxid uhličitý a voda, aniž by vznikl ethanol.
K výrobě ethanolu ze škrobovitých materiálů, jako jsou obilná zrna, se škrob musí nejprve rozložit na cukry. Při vaření piva se to tradičně provádí tak, že se nechá vyklíčit zrno, neboli slad. V procesu klíčení semeno produkuje enzymy, které mohou rozložit škroby na cukry. U palivového ethanolu se této hydrolýzy škrobu na glukózu dosáhne rychleji úpravou zředěnou kyselinou sírovou, enzymy houbové amylázy nebo nějakou kombinací obou.
V současné době je hlavní vstupní surovinou ve Spojených státech pro výrobu ethanolu kukuřice.[Jak na to odkázat a odkaz na shrnutí nebo text] Přibližně 2,8 galonů ethanolu (10 litrů) se vyrábí z jednoho bušlu kukuřice (35 litrů). Zatímco velká část kukuřice se mění na ethanol, část kukuřice také produkuje vedlejší produkty, jako je DDGS (destilátory sušených zrn s rozpustnými látkami), které mohou být použity k naplnění části stravy hospodářských zvířat. Bušl kukuřice produkuje asi 18 liber DDGS. Kritici ethanolu jako paliva kritizují použití kukuřice k výrobě ethanolu, protože kukuřice je energeticky náročná plodina, která vyžaduje hnojiva získaná z ropy; nicméně použití kukuřice k výrobě alkoholu by mohlo zemědělcům ušetřit další ropu, pokud zemědělci krmí vedlejším produktem hospodářská zvířata a pokud jsou exkrementy ze zvířat poté použity jako hnojivo pro kukuřici [Lynn Ellen Doxon; The Alcohol Fuel Handbook]. Ačkoli většina fermentačních závodů byla postavena v oblastech produkujících kukuřici, čirok je také důležitou vstupní surovinou pro výrobu etanolu ve státech na planinách. Perlové proso se jeví jako slibná vstupní surovina pro výrobu etanolu pro jihovýchodní USA.
Zkoušky nových plodin, jako jsou zemědělské zbytky, dřevní odpady a různé traviny, vykazují mnohem nižší výnosy za použití konvenčních, komercializovaných procesů.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Tyto plodiny jsou spíše celulózové než škrobnaté a mají méně dostupných cukrů pro fermentaci.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Novější, složitější procesy jsou nezbytné pro uvolňování rostlinných cukrů, především narušením ligninových sítí.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Přitažlivostí takových plodin je však jejich nižší požadavek na hnojiva a jiné vstupy a v některých případech nižší náklady nebo vyšší dostupnost jako „odpadních“ produktů.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text]
Dominantní surovinou pro výrobu ethanolu v teplejších oblastech je cukrová třtina.[Jak odkázat a odkaz na shrnutí nebo text] Přímo přístupné cukry zjednodušují proces kvašení.[Jak odkázat a odkaz na shrnutí nebo text] V mírných oblastech byla tato přístupnost poněkud napodobena selektivním šlechtěním cukrové řepy.[Jak odkázat a odkaz na shrnutí nebo text]
Při cenách ropy, jaké převládaly po většinu devadesátých let, byla hydratace ethylenu rozhodně ekonomičtějším procesem než fermentace pro výrobu vyčištěného ethanolu. Pozdější růst cen ropy spolu s trvalou nejistotou v zemědělských cenách znesnadňují předpovídání relativních výrobních nákladů fermentovaného oproti petrochemickému ethanolu.
V pivovarech a zařízeních na výrobu biopaliv se množství přítomného etanolu měří jednou ze dvou metod. Infračervené senzory etanolu měří vibrační frekvenci rozpuštěného etanolu pomocí pásma CH o šířce 2900 cm-1. Tato metoda používá relativně levné čidlo pevných látek, které pro výpočet obsahu etanolu porovnává pásmo CH s referenčním pásmem. Při tomto výpočtu se používá Beer-Lambertův zákon.
Alternativně, měřením hustoty výchozího materiálu a hustoty produktu pomocí hydrometru se pro odvození obsahu alkoholu použije změna gravitace během kvašení. Jedná se o nenákladnou a nepřímou metodu, která má však v pivovarnictví dlouhou historii.
Blízké infračervené spektrum tekutého etanolu.
Produktem ethylenové hydratace nebo pivovarnictví je směs ethanolu a vody. Pro většinu průmyslových a palivových použití musí být ethanol čištěn. Frakční destilací lze ethanol koncentrovat na 95,6 % hmotnostních (89,5 mol%). Směs 95,6 % ethanolu a 4,4 % vody (v hmotnostních procentech) je azeotrop s bodem varu 78,2 °C a nelze ji dále čistit destilací. Proto je 95 % ethanolu ve vodě poměrně běžným rozpouštědlem.
Po destilaci může být ethanol dále čištěn „sušením“ pomocí vápna nebo soli. Když se vápno (oxid vápenatý) smíchá s vodou v ethanolu, vytvoří se hydroxid vápenatý. Hydroxid vápenatý pak může být oddělen od ethanolu. Suchá sůl při průchodu rozpouští část obsahu vody v ethanolu a zanechá čistší alkohol.
K výrobě absolutního etanolu se používá několik přístupů. Azotrop z etanolu a vody lze rozložit přidáním malého množství benzenu. Benzen, etanol a voda tvoří trojný azeotrop s bodem varu 64,9 °C. Jelikož je tento azeotrop těkavější než azeotrop z etanolu a vody, lze ho frakcionálně destilovat ze směsi etanolu a vody, čímž se v podstatě získá veškerá voda. Dnem takové destilace je bezvodý etanol s několika částicemi na milion zbytkového benzenu. Benzen je pro člověka toxický a cyklohexan ve své roli jako zachycovač v tomto procesu benzen z velké části nahradil.
Alternativně lze použít molekulární síto, které selektivně absorbuje vodu z 95,6% roztoku ethanolu. Lze použít syntetický zeolit ve formě pelet a také různé absorbenty rostlinného původu, včetně kukuřičné moučky, slámy a pilin. Zeolitové lože lze regenerovat v podstatě neomezeně mnohokrát sušením za použití šlehačky horkého oxidu uhličitého. Kukuřičná moučka a jiné absorbenty rostlinného původu nelze snadno regenerovat, ale tam, kde se ethanol vyrábí z obilí, jsou často dostupné za nízkou cenu. Absolutní ethanol vyrobený tímto způsobem nemá žádný zbytkový benzen a lze jej použít k obohacení portského a sherry v tradičních vinařských provozech. Membrány lze také použít k oddělení ethanolu a vody. Membrána může rozbít vodo-etanol azeotrop, protože separace není založena na rovnováze par a kapalin. Membrány se často používají v takzvaném procesu destilace hybridní membrány. Tento proces využívá jako první separační krok předkoncentrační destilační kolonu. Další separace se pak provádí pomocí membrány provozované buď v prostupu páry nebo v režimu pervaporace. Prostup páry využívá přívod membrány páry a pervaporace využívá přívod tekuté membrány.
Při tlaku nižším než atmosférický tlak se složení azeotropu etanol-voda mění na směsi bohatší na etanol a při tlaku nižším než 70 torr (9,333 kPa) azeotrop neexistuje a ze směsi etanol-voda je možné destilovat absolutní etanol. Zatímco vakuová destilace etanolu není v současné době úsporná, tlaková destilace je tématem současného výzkumu. Při této technice se při destilaci za sníženého tlaku nejprve získá směs etanol-voda o více než 95,6% etanolu. Poté se frakční destilace této směsi za atmosférického tlaku destiluje z 95,6% azeotropu a na dně zůstává bezvodý etanol.
Další enzymatické společnosti vyvíjejí geneticky upravené houby, které by produkovaly velké objemy enzymů celulázy, xylanázy a hemicelulázy, které mohou být využity k přeměně zemědělských zbytků, jako je kukuřičný vařič, destilátorová zrna, pšeničná sláma a bagasa z cukrové třtiny a energetické plodiny, jako je Switchgrass, na fermentovatelné cukry, které mohou být použity k výrobě celulózového ethanolu.
Celulózové materiály obvykle obsahují kromě celulózy i další polysacharidy, včetně hemicelulózy. Při hydrolýze se hemicelulóza rozpadá na převážně pětiuhlíkaté cukry, jako je xylóza. S. cerevisiae, kvasinky nejčastěji používané k výrobě ethanolu, nemohou xylózu metabolizovat. Další kvasinky a bakterie jsou předmětem výzkumu za účelem metabolizace xylózy, a tak zlepšují výtěžnost ethanolu z celulózového materiálu.
Další perspektivní technologií je uzavřená továrna na výrobu etanolu. Ethanol vyráběný z kukuřice má řadu kritiků, kteří tvrdí, že jde především jen o recyklovaná fosilní paliva kvůli energii potřebné k pěstování obilí a jeho přeměně na etanol. Uzavřená továrna na výrobu etanolu se však snaží tuto kritiku řešit. V uzavřené továrně na výrobu etanolu pochází energie pro destilaci z fermentovaného hnoje, vyráběného z dobytka, který byl krmen vedlejšími produkty z destilace. Zbytkový hnůj se pak používá k hnojení půdy používané k pěstování obilí. Očekává se, že takový proces bude mít mnohem nižší potřebu fosilních paliv.
Z obecných termodynamických úvah však vyplývá, že celková účinnost těchto rostlin v kombinaci s výrobou celulózy/cukru zůstane relativně nízká.
Ve většině jurisdikcí je prodej etanolu jako čisté látky nebo ve formě alkoholických nápojů silně zdaněn. Aby se odvětví výroby jiných než nápojových výrobků zbavila této daňové zátěže, vlády specifikují složení pro denaturovaný alkohol, který se skládá z etanolu smíchaného s různými přísadami, aby se stal nevhodným pro lidskou spotřebu. Tyto přísady, nazývané denaturanty, jsou obecně buď toxické (jako je metanol), nebo mají nepříjemnou chuť nebo zápach (jako je denatonium benzoát).
Speciální denaturované alkoholy jsou denaturované lihové směsi určené pro zvláštní průmyslové použití, které obsahují denaturační prostředky zvolené tak, aby nenarušovaly toto použití. Odběratelé speciálních denaturovaných alkoholů musí mít v době, kdy nepodléhají dani, povolení vydané vládou pro konkrétní složení, které používají, a musí splňovat další předpisy.
Zcela denaturované alkoholy jsou přípravky, které lze zakoupit za jakýmkoli zákonným účelem, bez povolení, vazby nebo jiného souladu s právními předpisy. Je zamýšleno, aby bylo obtížné izolovat produkt vhodný k lidské spotřebě od zcela denaturovaného alkoholu. Například složení zcela denaturovaného alkoholu používané ve Spojeném království obsahuje (objemově) 89,66 % ethanolu, 9,46 % methanolu, 0,50 % pyridinu, 0,38 % nafty a je barveno fialově methylfialovou barvou.
Absolutní nebo bezvodý alkohol obecně označuje přečištěný etanol, který neobsahuje více než jedno procento vody.
Absolutní alkohol není možné získat jednoduchou frakční destilací, protože směs obsahující přibližně 95,6% alkoholu a 4,4% vody se stává konstantní vroucí směsí (azeotropní směsí). Jednou běžnou průmyslovou metodou k získání absolutního alkoholu se do rektifikovaného lihu přidá malé množství benzenu a směs se poté destiluje. Absolutní alkohol se získá ve třetí frakci, která se destiluje při teplotě 78,2 °C (351,3 K).
Vzhledem k tomu, že v roztoku zůstává malé množství použitého benzenu, není absolutní alkohol produkovaný touto metodou vhodný ke konzumaci, protože benzen je karcinogenní.
Existuje také proces výroby absolutního alkoholu vysušením pomocí glycerolu. Alkohol produkovaný touto metodou je známý jako spektroskopický alkohol – tzv. proto, že díky absenci benzenu je vhodný jako rozpouštědlo ve spektroskopii.
V současné době je nejpopulárnější metodou čištění s čistotou 95,6% desikace pomocí adsorbentů, jako je škrob nebo zeolity, které adsorbují vodu přednostně. Existují také azotropní destilační a extrakční destilační techniky.
Čistý etanol je v USA klasifikován jako 200 proof, což odpovídá 175° proof v (nyní zřídka používaném) britském systému.
Neutralizovaný ethanol se používá pro některé analytické účely. Ukazatele pH jsou molekuly kyseliny/báze, které mění svou barvu a vyžadují určité množství kyseliny nebo báze. Ke kompenzaci této chyby se používá neutralizovaný ethanol. Ukazatel (například fenolftalein) se nejprve přidává do rozpouštědla ethanolu a KOH se přidává tak dlouho, dokud barva roztoku nezrůžoví. Takto získaný „neutralizovaný ethanol“ se pak přidává do cíle titrace, kterým může být vzorek čisté organické kyseliny. Titrace se zastaví, jakmile se dosáhne stejné světle růžové barvy. Tímto způsobem se odstraní neutralizační chyba ukazatele.
Ford Taurus „poháněný čistým hořícím etanolem“ vlastněný New Yorkem.
Největší jednorázové použití ethanolu je jako pohonná hmota a palivová aditiva. Největší národní odvětví výroby ethanolu v palivech existují v Brazílii (benzin prodávaný v Brazílii obsahuje nejméně 20% ethanolu a jako palivo se používá také hydrozní ethanol). Aby byl ethanol vhodný pro použití jako náhrada benzinu v jeho čisté formě, musí být před použitím destilován na nejméně 70-80% objemové čistoty. Pro použití jako aditivum do benzinu musí být odstraněna téměř všechna voda, jinak se oddělí od směsi a usadí se na dno palivové nádrže, což způsobí, že palivové čerpadlo vtáhne vodu do motoru, což způsobí, že se motor zastaví.
Jedním ze způsobů výroby je fermentace cukru. Ethanol při spalování vytváří velmi malé znečištění. Pokud má být ethanol použit jako náhrada benzinu, jsou zapotřebí další miliony akrů půdy. Čistý etanol má nižší obsah energie než benzin (asi o 30% méně energie na jednotku objemu). Na čerpacích stanicích je etanol obsažen ve směsi etanolu a benzinu, jinak známém jako benzin. Ve Spojených státech se žlutá barva (symbolizující barvu kukuřice) stala spojenou s palivem a běžně se používá na palivových čerpadlech a štítcích.
Podle Sdružení pro obnovitelná paliva má k listopadu 2006 107 biorafinérií na výrobu obilného etanolu ve Spojených státech kapacitu na výrobu 5,1 miliardy galonů etanolu ročně. Dalších 56 probíhajících stavebních projektů (v USA) může v příštích 18 měsících přidat 3,8 miliardy galonů nové kapacity. Má se za to, že časem začne být podstatná část trhu benzínu ve výši ~150 miliard galonů ročně nahrazována palivovým etanolem. Růst palivového etanolu ve Spojených státech je do značné míry tažen finančními pobídkami, které přirozeně existují, když ceny ropy překročí určitou úroveň, protože výroba etanolu obvykle stojí méně než 1,50 dolaru za galon (to je samozřejmě citlivé na ceny kukuřice) a je osvobozena od federální daně z benzínu. Nicméně RFS (standard pro obnovitelná paliva) Spojených států požaduje, aby se v roce 2006 použily 4 miliardy galonů „obnovitelného paliva“ a tento požadavek se do roku 2012 zvýší na roční produkci 7,5 miliardy galonů.
Jak uvádí zpráva „The Energy Balance of Corn Ethanol: an Update“ (Energetická bilance kukuřičného etanolu: aktualizace), energie vrácená za investovanou energii (EROEI) u etanolu vyrobeného z kukuřice v USA činí 1,34 (získává o 34 procent více energie, než je potřeba k jeho výrobě). Vstupní energie zahrnuje hnojiva na bázi zemního plynu, zemědělské vybavení, přeměnu z kukuřice nebo jiných materiálů a dopravu. Jiní výzkumníci však uvádějí, že výroba etanolu stojí více energie, než přináší.
Ropa má historicky mnohem vyšší EROEI, zejména na pevnině v oblastech s tlakovou podporou, ale také pod mořem, kam se mohou dostat pouze vrtné soupravy na moři. Kromě toho je množství etanolu potřebné například pro provoz Spojených států větší, než by mohla vyprodukovat jejich vlastní zemědělská půda, i kdyby se pole využívaná pro potraviny přeměnila na kukuřičná pole. Právě z těchto důvodů se etanol sám o sobě obecně nepovažuje za řešení, jak nahradit konvenční ropu.
Významnou roli v této otázce sehrála politika. Zastánci pěstitelů pšenice, kukuřice a cukru uspěli ve svých pokusech lobbovat za regulační zásahy podporující přijetí etanolu, čímž podnítili debatu o tom, kdo by byl hlavním příjemcem zvýšeného používání etanolu. Někteří výzkumníci varovali, že etanol vyráběný ze zemědělských vstupních surovin způsobí celosvětový nedostatek potravin, což přispěje k hladovění ve třetím světě. Bylo také prokázáno, že výroba etanolu pro paliva by skončila, pokud by nebyla dotována.
To vedlo k vývoji alternativních výrobních metod, které využívají vstupní suroviny, jako je komunální odpad nebo recyklované produkty, rýžové slupky, bagasa z cukrové třtiny, stromy s malým průměrem, dřevní štěpka a přeslička. Tyto metody jsou však v raném stadiu výzkumu.
Směsi do 10 procent se obvykle považují za bezpečné maximum pro vozidlo určené k provozu na ropu. Směsi etanolu však mohou ve speciálně konstruovaných vozidlech s ohebným pohonem dosahovat až 85 procent nebo více. Objem spotřeby se bude zvyšovat s rostoucí spotřebou etanolu.
Consumer Reports, říjen 2006, zpochybňuje palivovou úspornost vozidla flex fuel . Zpráva konkrétně uvádí, že palivová úspornost klesá, když automobil používá E85, směs 85 procent etanolu a 15 procent benzinu, což vyplývá z nižšího energetického obsahu etanolu ve srovnání s benzinem.
V červenci 2007 brazilský prezident prohlásil, že vzkvétající byznys s etanolem v jeho zemi neublíží amazonskému deštnému pralesu, a odmítl kritiku, že by alternativní palivo mohlo způsobit odlesňování. Ekologové vyjádřili obavy, že celosvětový etanolový boom by mohl urychlit ničení deštných pralesů, pokud budou vykáceny stromy, aby se uvolnilo místo pro úrodu.
Ethanol byl používán jako palivo v raketových vozidlech s bipropelenty, ve spojení s oxidačním činidlem. Například německá raketa V-2 z 2. světové války používala etanolové palivo.
Alkoholické nápoje se značně liší obsahem ethanolu a potravinami, z nichž jsou vyráběny. Většinu alkoholických nápojů lze obecně zařadit jako kvašené nápoje, nápoje vyrobené působením kvasinek na sladké potraviny nebo jako destilované nápoje, nápoje, jejichž příprava zahrnuje koncentraci ethanolu ve kvašených nápojích destilací. Obsah ethanolu v nápoji se obvykle měří objemovým podílem ethanolu v nápoji, vyjádřeným buď v procentech, nebo v procentech prokazatelných alkoholů.
Kvašené nápoje lze obecně klasifikovat podle potravin, z nichž kvasí. Piva se vyrábějí z obilných zrn nebo jiných škrobovitých materiálů, vína a mošty z ovocných šťáv a medoviny z medu. Kultury po celém světě vyrábějí kvašené nápoje z mnoha jiných potravin a místní a národní názvy různých kvašených nápojů se množí. Kvašené nápoje mohou obsahovat až 15–25 % objemových etanolu, horní hranice je stanovena tolerancí kvasinek vůči etanolu nebo množstvím cukru ve výchozím materiálu.
Destilované nápoje se vyrábějí destilací kvašených nápojů. Mezi široké kategorie destilovaných nápojů patří whisky, destilované z kvašených obilných zrn; pálenky, destilované z kvašených ovocných šťáv, a rum, destilovaný z kvašené melasy nebo šťávy z cukrové třtiny. Vodka a podobné neutrální obilné destiláty lze destilovat z jakéhokoli kvašeného materiálu (nejčastěji se destiluje obilí nebo brambory); tyto destiláty se destilují tak důkladně, že z konkrétního výchozího materiálu nezůstane žádná chuť. Četné další destiláty a likéry se připravují infuzí chutí z ovoce, bylin a koření do destilovaných destilátů. Tradičním příkladem je gin, infuze jalovcových bobulí do neutrálního obilného alkoholu.
V několika nápojích se ethanol koncentruje jiným způsobem než destilací. Applejack se tradičně vyrábí mrazovou destilací: z kvašeného jablečného moštu se zmrazí voda a zůstane po ní tekutina bohatší na ethanol. Eisbier (nejčastěji eisbock) se také vyrábí mrazovou destilací, přičemž základním nápojem je pivo. Alkoholizovaná vína se připravují přidáním brandy nebo jiného destilovaného destilátu do částečně kvašeného vína. Tím se zabijí kvasinky a část cukru se konzervuje v hroznové šťávě; takové nápoje jsou nejen bohatší na ethanol, ale často jsou sladší než jiná vína.
Alkoholické nápoje se někdy přidávají do potravin při vaření, a to nejen pro jejich přirozené chutě, ale také proto, že alkohol rozpouští chuťové sloučeniny, které voda nemůže.
Chemické látky získané z ethanolu
Za přítomnosti kyselého katalyzátoru (typicky kyseliny sírové) reaguje ethanol s karboxylovými kyselinami za vzniku ethylesterů:
Dvěma ethylestery s největším objemem jsou ethylakrylát (z ethanolu a kyseliny akrylové) a ethylacetát (z ethanolu a kyseliny octové). Ethylakrylát je monomer používaný k přípravě akrylátových polymerů pro použití v nátěrových hmotách a lepidlech. Ethylacetát je běžné rozpouštědlo používané v barvách, nátěrových hmotách a ve farmaceutickém průmyslu; jeho nejznámější použití v domácnosti je jako rozpouštědlo pro laky na nehty. Řada dalších ethylesterů se používá v mnohem menších objemech jako umělé ovocné příchutě.
Ocet je zředěný roztok kyseliny octové připravený působením bakterií Acetobacter na roztoky ethanolu. Ačkoli se tradičně připravuje z alkoholických nápojů včetně vína, jablečného moštu a nealkoholického piva, ocet může být také vyroben z roztoků průmyslového ethanolu. Ocet vyrobený z destilovaného ethanolu se nazývá „destilovaný ocet“ a běžně se používá při nakládání potravin a jako koření.
Při zahřátí na teplotu 150–220 °C na niklovém katalyzátoru s podporou oxidu křemičitého nebo oxidu hlinitého reagují ethanol a amoniak za vzniku ethylaminu. Další reakce vede k diethylaminu a triethylaminu:
Etylaminy nacházejí využití při syntéze léčiv, zemědělských chemikálií a povrchově aktivních látek.
Ethanol se v minulosti komerčně používal k syntéze desítek dalších velkoobjemových chemických komodit. V současnosti byl v mnoha aplikacích nahrazen méně nákladnými petrochemickými vstupními surovinami. Na trzích s hojnými zemědělskými produkty, ale s méně rozvinutou petrochemickou infrastrukturou, jako je Čínská lidová republika, Pákistán, Indie a Brazílie, však lze ethanol použít k výrobě chemických látek, které by se na Západě vyráběly z ropy, včetně ethylenu a butadienu.
Ethanol je snadno rozpustný ve vodě ve všech poměrech s mírným celkovým poklesem objemu, pokud jsou obě směsi smíchány. Absolutní ethanol a 95% ethanol jsou samy o sobě dobrá rozpouštědla, o něco méně polární než voda a používají se v parfémech, barvách a tinkturách. Jako rozpouštědlo lze použít i jiné podíly ethanolu s vodou nebo jinými rozpouštědly. Alkoholické nápoje mají širokou škálu chutí, protože při vaření piva se rozpouštějí různé chuťové sloučeniny. Pokud se ethanol vyrábí jako míchací nápoj, jedná se o neutrální obilný destilát.
Ethanol se používá v medicinálních ubrouscích a ve většině běžných antibakteriálních gelech na dezinfekci rukou v koncentraci okolo 62% (v hmotnostních procentech, ne objemových) jako antiseptikum. Vrchol dezinfekčního účinku nastává kolem 70% ethanolu; silnější a slabší roztoky ethanolu mají menší schopnost dezinfekce.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Roztoky této síly se často používají v laboratořích k dezinfekci pracovních ploch. Ethanol zabíjí organismy denaturací jejich bílkovin a rozpouštěním jejich lipidů a je účinný proti většině bakterií a plísní a mnoha virům, ale je neúčinný proti bakteriálním sporám. Alkohol nepůsobí jako antibiotikum a není účinný proti infekcím požitím. Ethanol v nízkých koncentracích, které se typicky vyskytují ve většině alkoholických nápojů, nemá užitečné dezinfekční nebo antiseptické vlastnosti, interně ani externě. Ethanol se často používá jako protijed v případech otravy methanolem.
Víno s méně než 16% ethanolu je citlivé na bakterie. Kvůli tomu je přístav často obohacen ethanolem na nejméně 18% objemu ethanolu, aby se zastavila fermentace pro zachování sladkosti a při přípravě na zrání, kdy je možné zabránit invazi bakterií do přístavu a skladovat přístav na dlouhé whiles v dřevěných nádobách, které mohou „dýchat“, čímž se přístavu umožní bezpečně zrát, aniž by se zkazil. Kvůli dezinfekčním vlastnostem ethanolu mohou být alkoholické nápoje s 18% objemovým ethanolem a více bezpečně skladovány po velmi dlouhou dobu.
Ethanol se používá také v designových a skicových markerech, například v kopštině a trii.
Čistý etanol je tekutina bez chuti se silným a charakteristickým zápachem, která při kontaktu s jazykem nebo sliznicemi vyvolává charakteristický pocit tepla. Při aplikaci na otevřené rány (jako při dezinfekci) vyvolává silný pocit bodání. Čistý nebo vysoce koncentrovaný etanol může při kontaktu trvale poškodit živou tkáň. Ethanol aplikovaný na neporušenou kůži rychle ochlazuje kůži odpařováním.
V lidském těle se ethanol nejprve oxiduje na acetaldehyd a poté na kyselinu octovou. První krok je katalyzován enzymem alkoholdehydrogenázou a druhý acetaldehyddehydrogenázou.
Někteří jedinci mají méně účinné formy jednoho nebo obou těchto enzymů a mohou zaznamenat závažnější příznaky z konzumace etanolu než jiní. Naopak ti, kteří získali etanolovou toleranci, mají větší množství těchto enzymů a metabolizují etanol rychleji.
Množství etanolu v těle je obvykle kvantifikováno podle obsahu alkoholu v krvi (BAC), miligramů etanolu na 100 mililitrů krve. Tabulka vpravo shrnuje příznaky konzumace etanolu. Malé dávky etanolu obecně vyvolávají euforii a uvolnění; lidé s těmito příznaky mají tendenci být hovorní a méně inhibovaní a mohou vykazovat špatný úsudek. Při vyšších dávkách (BAC > 100 mg/dl) působí etanol jako tlumivo centrálního nervového systému, při postupně vyšších dávkách produkuje zhoršené smyslové a motorické funkce, zpomalené rozpoznávání, otupělost, bezvědomí a možnou smrt.
Původní produkt metabolismu ethanolu, acetaldehyd, je toxičtější než samotný ethanol. Tělo může rychle detoxikovat nějaký acetaldehyd reakcí s glutathionem a podobnými biomolekulami obsahujícími thiol. Když je acetaldehyd produkován nad kapacitu tělesného přísunu glutathionu k jeho detoxikaci, hromadí se v krevním řečišti, dokud se dále neoxiduje na kyselinu octovou. Bolest hlavy, nevolnost a malátnost spojené s alkoholovou kocovinou pramení z kombinace dehydratace a otravy acetaldehydem; s acetaldehydem je spojeno mnoho zdravotních potíží spojených s chronickým zneužíváním ethanolu, včetně cirhózy jater, alkoholismu a některých forem rakoviny.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Soudní systém ve Spojených státech v řadě jurisdikcí kontroverzně podporoval užívání disulfiramu, známého jako Antabuse, pro osoby odsouzené za řízení pod vlivem alkoholu. Disulfiram narušuje metabolismus jaterního acetaldehydu a výrazně zhoršuje výše uvedené nepohodlí. Četná úmrtí, která prý souvisela s užíváním disulfuramu, vedla k odstranění těchto soudních programů.[Jak odkázat a odkaz na shrnutí nebo text]. Některé léky, včetně paracetamolu (acetaminofenu), stejně jako expozice organochloridům, mohou vyčerpat zásobování organismu glutathionem, což zvyšuje akutní i dlouhodobá rizika i mírné spotřeby etanolu.[Jak odkázat a odkaz na shrnutí nebo text]. Ukázalo se také, že časté užívání alkoholických nápojů je hlavním přispívajícím faktorem v případech zvýšené hladiny triglyceridů v krvi.
Bylo prokázáno, že ethanol zvyšuje růst bakterie Acinetobacter baumannii, která je zodpovědná za zápal plic, meningitidu a infekce močových cest. Toto zjištění může být v rozporu s běžnou mylnou představou, že pití alkoholu může zahubit pučící infekci. (Smith and Snyder, 2005)
B) Liebenův test jodoformy