متانول که در میان عموم به الکل چوب معروف است با فرمول CH3OH جزو الکل‌های پر کاربرد است که بخش عمده‌ای از آن برای ساخت فرمالدئید (ماده اصلی صنایع چسب‌سازی و رنگ‌سازی) و MTBE (مکملی که برای جلوگیری از بروز پدیده ناک و افزایش اکتان به بنزین اضافه می‌کنند) مورد استفاده قرار می‌گیرد. در کنار این‌ها در نیم قرن اخیر بررسی‌هایی برای استفاده از آن به عنوان سوخت خودرو نیز انجام شده است و به طور ویژه در سال‌های اخیر این موضوع با افزایش قیمت بنزین رنگ و بوی جدی‌تری به خود گرفته است. به طور تئوری موتورهای درونسوز تقریباً با تمام مایعات قابل اشتعال می‌توانند کار کنند اما این تئوری در عمل مشکلات بسیاری را به دنبال دارد که کاربرد سوخت‌های مختلف را در موتور محدود می‌کند اما آیا متانول هم یکی از این سوخت‌های مشکل‌زا است؟
مزایا متانول به عنوان سوخت
هر چند استفاده از متانول به عنوان سوخت خودروها هنوز چندان عمومیت پیدا نکرده است اما این کار مزیت‌هایی نسبت به بنزین دارد و به دلیل همین مزیت‌ها است که ایده بهره‌گیری از آن به جای بنزین و یا استفاده از ترکیب متانول و بنزین با نسبت بالای متانول مطرح می‌شود. اولین و مهم‌ترین مزیت متانول نسبت به بنزین، اکتان بالاتر آن است که باعث افزایش توان موتور خودرو می‌شود. اکتان متانول به طور طبیعی و بدون نیاز به افزودنی معادل 114 است که از بنزین بالاتر بوده و به این ترتیب در زمان احتراق می‌تواند توان بیشتری تولید کند و همین مسأله آن‌گونه این سوخت را به سوختی ایده‌آل برای خودروهای مسابقه‌ای تبدیل کرده است.
هزینه تولید متانول نیز یکی دیگر از مزیت‌های آن است. در حال حاضر تولید متانول در گاز طبیعی در آمریکا در حدود 1.13 دلار برای هر گالن (3.7 لیتر) هزینه دارد که بسیار کمتر از بنزین است. البته آن‌گونه که در ادامه خواهیم دید این مزیت قیمتی تا حدودی با مصرف بالاتر متاتول نسبت به بنزین در موتور از میان می‌رود اما با وجود این شرایط متانول همچنان ارزان‌تر از بنزین است.
مشکلات بهره‌گیری از متانول
استفاده از متانول خالص به عنوان سوخت و یا بهره‌گیری از آن به صورت ترکیبی با بنزین هر چند مزیت‌هایی از قبیل افزایش توان موتور و بالاتر بودن عدد اکتان را به دنبال دارد اما مشکلات زیادی نیز در صورت استفاده از آن برای موتور پدید می‌آید که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
-گرمای نهان تبخیر بالا و مشکل در کارکرد موتور: یکی از مهم‌ترین و تاثیرگذارترین مشکلات بهره‌گیری از متانول به عنوان سوخت، گرمای نهان تبخیر بسیار بالاتر آن نسبت به بنزین است. به طور خلاصه گرمای نهان تبخیر به مقدار انرژی اطلاق می‌شود که یک واحد از مایع دریافت می‌کند تا از فاز مایع به گاز تبدیل شود (هر چه این عدد بالاتر باشد، مایع می‌تواند انرژی بیشتری بگیرد بدون آنکه بخار شود). گرمای نهان تبخیر متانول حدوداً چهار برابر بنزین است و این مسأله به این معنی است که متانول با دریافت انرژی بیشتری بخار می‌شود و دقیقاً همین مسأله است که بهره‌گیری از آن را مشکل می‌کند. سوخت برای اشتعال در موتور باید در زمان ورود به محفظه احتراق به سرعت بخار شود. بنزین به دلیل گرمای نهان تبخیر پایین به سرعت در این مرحله بخار می‌شود اما این فرآیند در متانول گرمای بیشتری نیاز دارد و به همین دلیل موتور در زمان سرد بودن (به عنوان مثال استارت زدن در زمستان) به سختی با متانول روشن می‌شود.
- تولید آب و اسید و خوردگی قطعات: در فرایند احتراق متانول در موتور درونسوز، آب تولید می‌شود که به تنهایی می‌تواند باعث خوردگی قطعات موتور شود. علت تولید آب بیشتر در این فرایند در مقایسه با سوختن بنزین، نسبت بالاتر هیدروژن به کربن در متانول است اما بدتر از آن تولید اسید در این پروسه است. به دلیل چنین ترکیباتی، موتورهایی که قصد استفاده از متانول به عنوان سوخت را دارند باید در بخش‌هایی مانند سوپاپ، نشیمنگاه سوپاپ و سایر بخش‌های فلزی در معرض خوردگی تقویت شوند. البته مکمل‌هایی برای افزودن به اتانول وجود دارد که میزان اسید تولید شده را کاهش می‌دهند اما در نهایت بهره‌گیری از متانول در موتورهای معمولی تحت هر شرایطی آسیب‌رسان است. تشکیل اسید از سوی دیگر بر روغن موتور تاثیر می‌گذارد و توانایی روغن کاری موتور را به شکل قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد.
از سوی دیگر الکل‌ها به طور کلی در رده موادی با توانایی حل‌کنندگی بالا قرار می‌گیرند. این مسأله علاوه بر آنکه در زمان احتراق می‌تواند موجب حل شدن مواد ناشی از احتراق و تولید اسید شود، می‌تواند به سیستم سوخت‌رسانی خودرو و قطعات مختلف و به ویژه بخش‌های پلاستیکی آن آسیب برساند. از سوی دیگر متانول (که خواص حل‌کنندگی بیشتر نسبت به اتانول دارد) حتی می‌تواند لایه‌های زنگ و رسوبات مخازن حمل و نقل را هم در خود حمل کند و در زمان استفاده در خودرو به سیستم سوخت‌رسانی برساند که هم به سیستم آسیب می‌رساند و هم توانایی‌های موتور را محدود می‌کند. به همین دلیل امکان حمل متانول با بسیاری از مخازن عادی وجود ندارد ضمن آنکه متانول به دلیل قطبی شدن مولکول‌هایش می‌تواند خوردگی گالوانیکی در این مخازن ایجاد کند و به همین دلیل حمل و نقل آن شرایط ویژه‌ای را طلب می‌کند.
در نهایت تولید آب بیشتر به معنی آن است که احتمال یخ‌زدگی بعضی از اجزای موتور خودرو در زمان کارکرد در دمای بسیار پایین وجود دارد، امری که در صورت استفاده از بنزین بسیار به ندرت اتفاق می‌افتد. در کنار این‌ها با بهره‌گیری از متانول احتمال آسیب به کاتالیست خودرو که مسوول کنترل آلایندگی موتور را بر عهده دارد وجود دارد که در آینده به طور دقیق‌تر این مسأله را بررسی خواهیم کرد.
- مصرف بیشتر سوخت: ظرفیت گرمایی متاتول کمتر از بنزین است. از سوی دیگر نسبت استوکیومتری (نسبت ترکیب سوخت و هوا برای رسیدن به احتراق بهینه) برای متانول 6.42 به 1 است به این معنی که در مقابل 6.42 واحد هوا باید یک قسمت سوخت وجود داشته باشد. این نسبت در مورد بنزین 14.7 به یک است به این معنی که در مقابل 14.7 قسمت هوا، یک قسمت بنزین مورد نیاز است. مجموع این عوامل باعث شده مصرف سوخت متانول در موتور درونسوز تقریباً دو برابر بنزین باشد. به این ترتیب خودرو در صورتی که بخواهد از متانول خالص استفاده کند نیاز به باک بزرگ‌تری دارد ضمن آنکه با دو برابر شدن مصرف سوخت، عملاً بخش عمده‌ای از مزیت قیمت ارزان‌تر متانول نسبت به بنزین نیز از میان می‌رود.
تاثیرات محیط‌زیستی مصرف متانول؛ دو راهی
به طور عمومی می‌دانیم هر چه میزان اکسیژن موجود در سوخت بالاتر باشد، احتراق کامل‌تری رخ خواهد داد و از این نظر متانول یک سوخت ایده‌آل به شمار می‌رود چرا که نسبت وزنی اکسیژن آن حدود 50درصد است و به این ترتیب احتراق کامل‌تری نسبت به سوخت‌های فسیلی دارد. احتراق کامل‌تر متانول به معنی آن است که سوختن آن در موتور درونسوز، مونواکسید کربن و هیدروکربن نسوخته کمتری تولید می‌کند. به این ترتیب از میان آلاینده‌های اصلی موتور خودرو (که کاهش آن در استانداردهای زیست‌محیطی نیز مورد تاکید قرار گرفته) در دو آلاینده شاهد کاهش هستیم. اما در مقابل سوختن متانول اکسید نیتروژن بیشتری بر جای می‌گذارد که خود آلاینده محیط‌زیست است و امکان کاهش آن از روش‌های معمولی دشوارتر از امکان کاهش دو آلاینده دیگر است و به این ترتیب متانول با وجود مزیت زیست‌محیطی که در بعضی از آلاینده‌ها دارد، در مجموع نمی‌تواند مزیت بسیار عمده‌ای نسبت به بنزین ایجاد کند.
خطرات در زمان تصادف و مشکلات برای انسان
متانول از نظر ایمنی در زمان تصادفات و آتش‌سوزی احتمالی، نسبت به بنزین مزیت‌های بسیاری دارد و از این منظر ایمن‌تر از بنزین است (اتانول هم در بسیاری از این خصوصیات با متانول یکسان است). متانول به طور کلی سخت‌تر از بنزین شعله‌ور می‌شود (این مسأله برای استفاده از متانول در موتور درونسوز یک عیب است) و همین مسأله باعث شده ایمنی بیشتری نسبت به بنزین داشته باشد ضمن آنکه حدود 60درصد آرام‌تر از بنزین می‌سوزد و به این ترتیب کنترل آن در صورت آتش گرفتن آسان‌تر است ضمن آنکه شعله آن گرمای کمتری دارد که آسیب‌های احتمالی ناشی از سوختگی با آن را کم می‌کند. از سوی دیگر بخار متانول سنگین‌تر از هوا است و به همین دلیل برخلاف بنزین به سرعت در محیط پخش نمی‌شود ضمن آنکه حتی ترکیب تا حدود 7درصد آن با هوا نیز در بدترین شرایط با یک شعله خفیف می‌سوزد. در مجموع از نظر احتمال آسیب و خطر در زمینه آتش‌سوزی و انفجار در حالت عادی و در زمان تصادف، متانول ایمن‌تر از بنزین است.
در مقابل اتانول برای انسان خطرناک‌تر از بنزین است. در صورتی که به طور اتفاقی خورده شود در کبد نفوذ کرده و می‌تواند بر روی عصب بینایی تاثیر بگذارد که در نهایت باعث کوری می‌شود ضمن آنکه بخارات آن باعث سرطان ریه خواهد شد و تماس آن با پوست برای طولانی مدت هم باعث آسیب‌های شدید پوستی می‌شود و به این ترتیب حمل و نقل و توزیع آن شرایط خاصی را طلب می‌کند.
منابع تهیه
امکان تولید متانول از روش‌های شیمیایی مختلفی وجود دارد اما اصلی‌ترین منبع تولید آن متان است که در گاز طبیعی وجود دارد و به همین دلیل بسیاری از کشورهای دارای منابع گاز برای تولید متانول از گاز طبیعی استفاده می‌کنند ضمن آنکه از ذغال‌سنگ نیز می‌توان برای تهیه متانول استفاده کرد روشی که در بعضی از کشورها به ویژه در چین و آمریکا به دلیل منابع عظیم ذغال‌سنگ (که این روزها کاربرد بسیار کمی به عنوان سوخت دارند) مورد استفاده قرار می‌گیرد. امکان تولید مستقیم این ماده از مونواکسید کربن و هیدروژن نیز با استفاده از کاتالیزور وجود دارد. در مقابل، اتانول امروزه بیش از هر چیز از غلات به دست می‌آید که یک منبع ارزان و البته کاملاً تجدیدپذیر است و یکی از مهم‌ترین دلایل برتری آن بر متانول به عنوان یک سوخت نیز از همین حقیقت ناشی می‌شود.
گرفته شده از سایت تحلیلی خبری خودروhttp://dkmag.net