Éthanol

L'éthanol (également appelé alcool éthylique, alcool de grain ou simplement alcool) est un composé chimique, un alcool simple de formule chimique C2H6O. La formule peut également être écrite comme CH3-CH2-OH ou C2H5OH (un groupe éthyle lié à un groupe hydroxyle) et est souvent abrégée en EtOH. L'éthanol est un liquide volatil, inflammable, incolore avec une odeur légèrement caractéristique. C'est une substance psychoactive et c'est le principal ingrédient actif des boissons alcoolisées.

L'éthanol est produit naturellement à partir de la fermentation des sucres par des levures ou par des procédés pétrochimiques, et est souvent consommé comme drogue récréative populaire. Il a également des utilisations médicales comme antiseptique et désinfectant. Le composé est largement utilisé comme solvant chimique, que ce soit pour des tests chimiques scientifiques ou pour la synthèse d'autres composés organiques, et est une substance essentielle utilisée dans de nombreux types d'industries manufacturières. L'éthanol est également utilisé comme carburant alternatif.

Applications

Médical

-Antiseptique
L'éthanol est utilisé dans les lingettes médicales et principalement dans les gels désinfectants antibactériens pour les mains comme antiseptique pour ses effets bactéricides et antifongiques. L'éthanol tue les microorganismes en dissolvant leur bicouche lipidique membranaire et en dénaturant leurs protéines, et est efficace contre la plupart des bactéries, champignons et virus. Cependant, il n'est pas efficace contre les spores bactériennes, mais cela peut être atténué en utilisant du peroxyde d'hydrogène. Une solution d'éthanol à 70% est plus efficace que l'éthanol pur car l'éthanol dépend des molécules d'eau pour une activité antimicrobienne optimale. L'éthanol absolu peut inactiver les microbes sans les détruire car l'alcool ne peut pas pénétrer complètement dans la membrane du microbe. L'éthanol peut également être utilisé comme désinfectant et antiseptique car il provoque la déshydratation des cellules en perturbant l'équilibre osmotique à travers la membrane cellulaire, provoquant la sortie de l'eau de la cellule et la mort cellulaire.

-Antidote
L'éthanol peut être administré comme antidote au méthanol, à l'alcool isopropylique et à l'intoxication à l'éthylène glycol.

-Solvant médical
L'éthanol, souvent en concentrations élevées, est utilisé pour dissoudre de nombreux médicaments insolubles dans l'eau et des composés apparentés. Les préparations liquides, par exemple, des analgésiques, des médicaments contre la toux et le rhume et les bains de bouche peuvent contenir jusqu'à 25% d'éthanol et peuvent devoir être évitées chez les personnes présentant des effets secondaires de l'éthanol, tels que des réactions respiratoires induites par l'alcool. L'éthanol est principalement présent comme agent de conservation antimicrobien dans plus de 700 préparations médicamenteuses liquides, y compris l'acétaminophène, les suppléments de fer, la ranitidine, le furosémide, le mannitol, le phénobarbital, le triméthoprime / sulfaméthoxazole et les médicaments contre la toux en vente libre.

-Pharmacologie
Lorsqu'il est pris par voie orale, l'éthanol est largement métabolisé par le foie, principalement via l'enzyme CYP450. L'alcool éthylique augmente la sécrétion d'acides dans l'estomac. Le métabolite acétaldéhyde est responsable d'une grande partie des effets à court et à long terme de la toxicité de l'alcool éthylique.

Récréatif

En tant que dépresseur du système nerveux central, l'éthanol est l'un des médicaments psychoactifs les plus couramment utilisés.

Carburant

La plus grande utilisation individuelle de l'éthanol est comme carburant moteur et comme additif pour carburant. Le Brésil, en particulier, est fortement tributaire de l'utilisation de l'éthanol comme carburant, en partie grâce à son rôle de l'un des principaux producteurs mondiaux d'éthanol. L'essence vendue au Brésil contient au moins 25% d'éthanol anhydre. L'éthanol hydraté (environ 95% d'éthanol et 5% d'eau) peut être utilisé comme carburant dans plus de 90% des nouvelles voitures à essence vendues dans le pays. L'éthanol brésilien est produit à partir de la canne à sucre et est connu pour son stockage à haute teneur en carbone. Les États-Unis et de nombreux autres pays utilisent principalement des mélanges éthanol / essence E10 (10% éthanol, également connu sous le nom de gasohol) et E85 (85% éthanol).

L'éthanol a été utilisé comme carburant pour les fusées et se trouve actuellement dans les avions de course légers propulsés par des fusées.

La loi australienne limite l'utilisation d'éthanol pur provenant des déchets de canne à sucre à 10% dans les voitures. Les voitures plus anciennes (et les voitures anciennes conçues pour utiliser du carburant à combustion plus lente) doivent avoir les soupapes du moteur améliorées ou remplacées.

Selon un groupe d'intérêt de l'industrie, l'éthanol comme carburant réduit les émissions nocives de monoxyde de carbone, de particules, d'oxydes d'azote et d'autres polluants formant l'ozone. Le laboratoire national d'Argonne a analysé les émissions de gaz à effet de serre de nombreuses combinaisons de moteurs et de carburants et a constaté que le mélange biodiesel / pétrodiesel (B20) présentait une réduction de 8%, le mélange conventionnel E85-éthanol une réduction de 17% et l'éthanol cellulosique de 64%, comparé avec de l'essence à l'éthanol pur.

La combustion de l'éthanol dans un moteur à combustion interne produit de nombreux produits de combustion incomplets de l'essence et des quantités significativement plus élevées de formaldéhyde et d'espèces apparentées telles que l'acétaldéhyde. Cela conduit à une réactivité photochimique nettement plus élevée et à plus d'ozone troposphérique. Ces données sont compilées dans la comparaison des émissions de carburant dans The Clean Fuels Report et montrent que les gaz d'échappement d'éthanol produisent 2,14 fois plus d'ozone que les gaz d'échappement d'essence. Lorsqu'elle est ajoutée à l'indice de pollution localisée (IPV) ajusté du rapport sur les carburants propres, la pollution localisée à l'éthanol (pollution qui contribue au smog) est évaluée à 1,7, où l'essence est à 1,0 et indique des chiffres plus élevés. pour une plus grande pollution. Le California Air Resources Board a officialisé ce problème en 2008 en reconnaissant les normes de contrôle du formaldéhyde comme un groupe de contrôle des émissions, un peu comme les NOx conventionnels et les gaz organiques réactifs (ROG).

La production mondiale d'éthanol en 2006 était de 51 gigalitres (1,3 x 1010 gal US), 69% de l'approvisionnement mondial provenant du Brésil et des États-Unis. Plus de 20% des voitures brésiliennes peuvent utiliser de l'éthanol à 100% comme carburant, y compris les moteurs à éthanol uniquement et polycarburants. Les moteurs polycarburants au Brésil peuvent fonctionner avec tout l'éthanol, toute l'essence ou tout mélange des deux. Aux États-Unis, les véhicules polycarburants peuvent fonctionner avec de 0% à 85% d'éthanol (15% d'essence) parce que les mélanges à plus forte teneur en éthanol ne sont pas encore autorisés ou efficaces. Le Brésil soutient ce parc de voitures qui brûlent de l'éthanol avec une grande infrastructure nationale qui produit de l'éthanol à partir de la canne à sucre cultivée dans le pays. La canne à sucre a non seulement une concentration de saccharose plus élevée que le maïs (environ 30%), mais elle est également beaucoup plus facile à extraire. La biomasse générée par le procédé n'est pas gaspillée mais est utilisée dans les centrales électriques pour produire de l'électricité

Aux États-Unis, l'industrie du carburant à l'éthanol est largement basée sur le maïs. Selon la Renewable Fuels Association, au 30 octobre 2007, 131 bioraffineries d'éthanol aux États-Unis avaient la capacité de produire 7,0 milliards de gallons américains (26 000 000 m3) d'éthanol par an. 72 autres projets de construction en cours (aux États-Unis) pourraient ajouter 6,4 milliards de gallons américains (24 000 000 m3) de nouvelle capacité au cours des 18 prochains mois. Au fil du temps, on pense qu'une part importante des 150 milliards de gallons américains (570 000 000 m3) d'essence par an sera remplacée par de l'éthanol-carburant.

Le sorgho doux est une autre source potentielle d'éthanol et convient à la culture dans des conditions sèches. L'Institut international de recherche sur les cultures des zones tropicales semi-arides (ICRISAT) étudie la possibilité de cultiver le sorgho comme source de carburant, de denrées alimentaires et d'aliments pour animaux dans les régions arides d'Asie et d'Afrique. Le sorgho doux a besoin d'un tiers de l'eau.

Carburant de fusée
L'éthanol était souvent utilisé comme carburant dans les premiers véhicules de missiles bipropellans (à propulsion liquide), en combinaison avec un agent oxydant tel que l'oxygène liquide. Le missile balistique allemand A-4, mieux connu sous son nom de propagande de la Seconde Guerre mondiale, le missile V-2, crédité du début de l'ère spatiale, utilisait l'éthanol comme constituant principal de B-Stoff, sous une telle nomenclature était l'éthanol mélangé avec 25% d'eau pour abaisser la température dans la chambre de combustion. L'équipe de conception du V-2 a aidé à développer des missiles américains après la Seconde Guerre mondiale, y compris la fusée Redstone alimentée à l'éthanol qui a lancé le premier satellite américain. L'alcool est devenu de plus en plus obsolète avec le développement de carburants pour fusées à haute énergie.

Réservoirs de carburant
Les piles à combustible commerciales fonctionnent au gaz naturel reformé, à l'hydrogène ou au méthanol. L'éthanol est une alternative intéressante en raison de sa grande disponibilité, de son faible coût, de sa grande pureté et de sa faible toxicité. Une grande variété de concepts de piles à combustible ont été essayés, y compris des piles à combustible à éthanol direct, des systèmes de reformage auto-thermique et des systèmes thermiquement intégrés. La plupart des travaux sont menés au niveau de la recherche, bien qu'il existe un certain nombre d'organisations au début de la commercialisation des piles à combustible à l'éthanol.

Chauffage domestique
Les cheminées à l'éthanol peuvent être utilisées pour le chauffage domestique ou pour la décoration.

Matière première
L'éthanol est un ingrédient industriel important. Il est largement utilisé comme précurseur d'autres composés organiques tels que les halogénures d'éthyle, les esters éthyliques, l'éther diéthylique, l'acide acétique et les éthylamines.

Solvant
L'éthanol est considéré comme un solvant universel car sa structure moléculaire permet la dissolution de composés hydrophobes polaires, hydrophiles et non polaires. Étant donné que l'éthanol a également un point d'ébullition bas, il est facilement éliminé d'une solution qui a été utilisée pour dissoudre d'autres composés, ce qui en fait un extractant populaire pour les huiles botaniques. Les méthodes d'extraction d'huile de cannabis utilisent souvent l'éthanol comme agent d'extraction et également comme solvant de finition pour éliminer les huiles, les cires et la chlorophylle de la solution dans un processus connu sous le nom d'hivernage.

L'éthanol se trouve dans les peintures, les teintures, les marqueurs et les produits de soins personnels tels que les bains de bouche, les parfums et les déodorants. Cependant, les polysaccharides précipitent à partir d'une solution aqueuse en présence d'alcool, et la précipitation à l'éthanol est utilisée pour cette raison dans la purification de l'ADN et de l'ARN.

Liquide à basse température
En raison de son bas point de congélation (−114,14 ° C) et de sa faible toxicité, l'éthanol est parfois utilisé dans les laboratoires (avec de la glace sèche ou d'autres liquides de refroidissement) comme bain de refroidissement pour maintenir les récipients à des températures inférieures au point de congélation de l'eau. Pour la même raison, il est également utilisé comme liquide actif dans les thermomètres à alcool.