Спирт во спасение?
Классический автотранспорт никогда не нравился экологам. Двигатель внутреннего сгорания считали первопричиной половины всех человеческих заболеваний, его обвиняли в образовании кислотных дождей, парникового эффекта и прочих смертных грехах. Не все из этих обвинений бесспорны, но дыма без огня не бывает — в прямом смысле этой поговорки. Сгорание любого углеводородного топлива абсолютно безвредным, увы, назвать нельзя, несмотря на все достигнутые за последние десятилетия успехи.
Чтобы частично заменить бензин и дизельное топливо на что-то менее вредное, инженерная мысль не обошла вниманием и такой класс химических соединений, как спирты. Больше всего шансов попасть в цилиндры двигателя получили три их представителя: метанол, он же метиловый, или древесный, спирт СН3ОН, этанол (этиловый, или винный, спирт) со всем известной формулой — С2Н5ОН и бутиловый спирт, он же бутанол (С4Н9ОН). Спиртов на свете существует, конечно, ещё великое множество, но либо они не подходят по каким-то своим свойствам, либо слишком дороги в производстве. Ведь чтобы использовать определённое вещество в качестве топлива, должны существовать простые методы его промышленного синтеза из дешёвого и доступного сырья.
Метанол, к примеру, синтезируют из природного газа, угля или продуктов переработки нефти. Этанол и бутанол обычно получают с помощью спиртового брожения из растительного сырья: сахарного тростника или кукурузы. Существует и более «химический» способ синтеза этилового спирта: путём гидратации этилена или гидролиза целлюлозы. Вообще «биологический» спирт из растительных источников, так же как и «зелёный» метан, смело можно назвать возобновляемым топливом — его производит живая природа, используя для этого энергию солнца.
Спирт и автоспорт
Испокон веков спирты использовались в качестве горючего для двигателей гоночных автомобилей, мотоциклов и катеров. Дело в том, что у спиртового топлива высокое октановое число (102—120), а значит, можно применить в камере сгорания очень высокую степень сжатия, до 12—14 единиц, а с ней резко поднять мощность двигателя. Кроме того, у спирта очень большая теплота испарения, намного больше, чем у бензина. Капните на кожу руки спиртом и бензином и подуйте. Почувствуете, что спирт холодит заметно активнее. Поэтому капли спиртового тумана, поступая с воздухом в цилиндр и там окончательно испаряясь, хорошо охлаждают раскалённые клапаны, свечу и поршень. Происходит так называемое внутреннее охлаждение. Для высокофорсированных спортивных моторов это особенно ценно, поскольку снижается вероятность перегрева, детонации и повышается надёжность мотора.
Кроме того, метиловый спирт оказался безопаснее бензина, поскольку он легче гасится простой водой, смешиваясь с ней и затухая при аварийном пожаре. Метанол, по сути, стал стандартным топливом для американских гоночных команд, входящих в лигу IRL (Indy Racing League). Этому во многом поспособствовала тяжёлая «бензиновая» авария гонщиков Эдди Сакса и Дэйва Макдональда на гонке Indy 500 в 1964 году, когда после столкновения их болиды вспыхнули, унеся с собой и жизни гонщиков. Хотя у метанола был один недостаток для автоспорта: его горение происходило без видимого днём пламени из выхлопных труб, а для зрительного эффекта это было очень важно. Решением стали специальные «огненные» присадки в спирт, окрашивающие пламя в яркий жёлтый цвет даже в солнечный день.
Американская ассоциация производителей этанола с середины 2000-х годов начала усиленно внедрять и пропагандировать этанол вместо метанола в домашних гоночных чемпионатах. Бытовавшее прежде мнение о том, что использование этилового спирта приводит к снижению ресурса цилиндропоршневой части двигателя и падению мощности, было быстро опровергнуто практикой. В результате к 2007 году доля биоэтанола в американском гоночном топливе составила 98% (2% бензина в смеси было всё-таки оставлено для более надёжного пуска). Переход с метанола на более энергоёмкий и нетоксичный этанол снизил опасность отравлений и расход горючего, что позволило уменьшить объём баков и частоту заправок на трассе. Но на Европейском континенте во всех гонках, в том числе и в Формуле-1 пока традиционно используется бензин как основной компонент топлива, хотя и в него начали подмешивать немного этанола.