Dalam beberapa tahun terakhir, dengan meningkatnya persyaratan perlindungan lingkungan dan terus meningkatnya permintaan akan bahan bakar ramah lingkungan, permintaan pasar akan bahan bakar etanol telah meningkat secara signifikan, mendorong pesatnya perkembangan teknologi dan proses produksi etanol. Peneliti Tiongkok telah secara aktif mengeksplorasi proses dan teknologi produksi etanol baru melalui penelitian dan pengembangan berkelanjutan. Proses produksi etanol tradisional terutama bergantung pada bio-fermentasi, sedangkan teknologi modern mencakup hidrasi etilen dan rute karbonilasi-hidrogenasi berdasarkan bahan baku C1. Dari perspektif konversi kimia, proses produksi etanol yang tersedia secara komersial mencakup tiga jenis: fermentasi biomassa melalui gula, hidrasi etilen, dan karbonilasi-hidrogenasi oksigen-senyawa yang mengandung oksigen.
Metode Fermentasi Biji-bijian
Fermentasi biji-bijian adalah metode produksi etanol yang paling awal dikembangkan dan masih digunakan secara luas, terutama dalam produksi minuman beralkohol. Prinsip dasar metode ini adalah, di bawah aksi zat fermentasi, glukosa (C6H12O6) diubah menjadi etanol melalui serangkaian proses biokimia seperti pemasakan dan sakarifikasi. Secara khusus, bahan sakarifikasi (seperti asam atau katalis amilase) pertama kali digunakan untuk mengubah pati dalam bahan mentah menjadi gula yang dapat difermentasi, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan etanol melalui fermentasi. Dalam praktik industri, pati biasanya diolah terlebih dahulu dengan enzim sakarifikasi pati untuk mencapai sakarifikasi, sehingga memberikan landasan untuk fermentasi selanjutnya.
Metode Hidrasi Etilen
Untuk memenuhi kebutuhan industri sintesis organik dasar yang berkembang pesat, penting untuk menggunakan bahan baku yang murah dan tersedia secara luas untuk memproduksi etanol. Secara industri, jalur sintetik yang paling penting adalah metode hidrasi etilen, yang melibatkan reaksi etilen dengan air menggunakan metode kimia untuk menghasilkan etanol. Produk yang diperoleh dengan metode ini biasa disebut etanol sintetik, untuk membedakannya dengan etanol fermentasi yang dihasilkan dengan metode fermentasi tradisional.
Metode Reduksi Karbonilasi
Berdasarkan keadaan fase sistem katalitik, proses pembuatan etanol dengan reduksi karbonilasi senyawa metoksi terutama dibagi menjadi dua kategori: satu adalah proses katalitik homogen tradisional, dan yang lainnya adalah proses reduksi karbonilasi heterogen dimetil eter, yang dikembangkan secara industri pada tahun 2017. Meskipun sistem katalitiknya berbeda, mekanisme reaksi kedua metode tersebut konsisten, keduanya melibatkan dua langkah inti: pertama, senyawa metoksi dikarbonilasi untuk menghasilkan senyawa asetil, dan kemudian senyawa asetil direduksi untuk memperoleh etanol dan produk sampingannya. Langkah pertama, memperluas rantai karbon dari senyawa yang mengandung oksigen C1-menjadi senyawa yang mengandung oksigen C2-melalui reaksi karbonilasi, adalah kunci dari keseluruhan proses dan secara langsung menentukan kelayakan teknis dan ekonomi dari produksi etanol melalui jalur reduksi karbonilasi yang berbeda.
Katalisis Syngas
Produksi katalitik langsung etanol dari syngas adalah salah satu jalur penting untuk produksi etanol berbasis batubara. Teknologi ini menggunakan syngas (CO + H2) sebagai bahan mentah, yang secara terarah mengubahnya menjadi campuran alkohol rendah-karbon, terutama etanol, melalui aksi katalis. Teknologi intinya terletak pada pengembangan dan pemilihan katalis-berperforma tinggi. Karena komposisi syngas berbasis batubara yang kompleks, proses ini sangat menuntut kemampuan adaptasi, stabilitas, dan anti-toksisitas katalis. Dalam aplikasi industri, katalis diperlukan untuk meningkatkan konversi karbon monoksida dan selektivitas etanol.
Hidrogenasi Metil Asetat
Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi hidrogenasi metil asetat menjadi etanol telah mendapat perhatian luas dari para peneliti baik di dalam negeri maupun internasional. Katalis yang digunakan dalam reaksi ini dapat dibagi menjadi dua kategori: satu adalah katalis berbasis logam mulia-yang diwakili oleh rutenium (Ru), rhodium (Rh), paladium (Pd), dan platina (Pt); yang lainnya adalah sistem non-logam mulia, yang diwakili oleh katalis-berbasis tembaga.
