Технологии получения этилового спирта: гидратация, ферментация и синтез

Этиловый спирт — результат сложных химических и биотехнологических процессов. Современная промышленность использует три основных способа получения этанола: ферментацию растительного сырья, гидратацию этилена и химический синтез на основе углеводородов. Все эти методы различаются по стоимости, качеству продукта, сырьевым источникам и экологической нагрузке.

Каждый из способов отвечает на разные вызовы. Где-то важна скорость производства, где-то — экологичность, а где-то — чистота спирта и его пригодность для применения в медицине или пищевой отрасли. Ниже подробно разберем эти три технологии, чтобы понять, откуда берется этиловый спирт, который мы используем в медицине, быту, промышленности и фармацевтике.

Ферментация — традиционный способ из растительного сырья

Ферментация — это биохимический процесс, известный человечеству с древнейших времен. Этанол получают в результате сбраживания сахаров под действием дрожжевых грибков. В качестве сырья используют зерно, картофель, сахарную свеклу, тростниковую мелассу, виноград, яблоки, кукурузу и даже бананы.

Преимущества ферментации:

• используется возобновляемое сырье;
• подходит для получения пищевого и питьевого спирта для водки;
• сравнительно низкая энергоемкость процесса;
• не требует сложного оборудования;
• продукт содержит минимальное количество технических примесей.

Недостатки:

• сравнительно низкий выход этанола (до 12%);
• необходимость дополнительных этапов очистки;
• значительный расход сырья;
• зависимость от урожая и сезона;
• трудности автоматизации.

Этот способ широко применяется при производстве водки, вина, настоек, а также в медицинской и фармацевтической промышленности, когда важна натуральность и минимальное содержание посторонних примесей.

Гидратация этилена — промышленный и быстрый способ

Этот метод основан на реакции этилена (C₂H₄) с водой при наличии катализатора. Процесс протекает при высокой температуре и давлении, что требует промышленного оборудования и строгого контроля условий.

Особенности метода:

• сырьем служит этилен;
• процесс непрерывный, легко масштабируется;
• продукт может достигать высокой степени чистоты после ректификации;
• широко применяется для получения технического спирта.

Преимущества:

• высокая производительность и скорость;
• возможность круглогодичного производства;
• стабильность качества.

Недостатки:

• требует высокой энергетической нагрузки;
• экологические риски при утечках или неправильной утилизации;
• спирт, полученный таким способом, не подходит для пищевой промышленности без многоступенчатой очистки.

Гидратация этилена — это самый распространенный способ производства этанола. Его выбирают тогда, когда цена и объем важнее натурального происхождения.

Синтетические и альтернативные методы: в поисках эффективности

Хотя ферментация и гидратация — основные технологии, в последние десятилетия ученые активно исследуют альтернативные способы получения этанола. Один из них — каталитическое восстановление углекислого газа с образованием спирта. Этот метод особенно интересен в контексте устойчивого развития и борьбы с парниковыми выбросами.

Также существует гидролиз целлюлозосодержащего сырья — древесных отходов, соломы, шелухи и т. п. Он позволяет утилизировать растительные остатки и получать спирт без конкуренции с пищевыми культурами. Но такие технологии остаются экспериментальными и требуют больших инвестиций.

В некоторых странах используется синтез этанола из ацетилена, однако он практически не распространен из-за высокой стоимости.

Сравнительная таблица трех основных методов производства этанола

Этанол можно получать разными способами, и выбор технологии зависит от конечной цели. Важно понимать, что все спирты «не одинаковые». За одним и тем же химическим названием могут скрываться совершенно разные по качеству, составу и назначению продукты. От метода получения напрямую зависит, где, как и насколько безопасно можно использовать этанол.

Источник — https://spirt-dlia-vodki.store