Ethanol

Rozbalit box

Obsah boxu

Ethanol (systematický název ethanol, též ethylalkohol, hovorově líh nebo alkohol) je organická sloučenina ze skupiny alkoholů. Jedná se o bezbarvou, hořlavou a těkavou kapalinu s charakteristickým zápachem a ostrou chutí. Jeho sumární vzorec je C₂H₆O a funkční vzorec C₂H₅OH. Ethanol je nejznámější a nejrozšířenější alkohol, který je hlavní psychoaktivní složkou alkoholických nápojů. Kromě toho má široké uplatnění v průmyslu, lékařství a jako obnovitelný zdroj energie.

⏳ Historie

Alkoholické nápoje provází lidstvo od nepaměti a jsou považovány za nejstarší užívanou psychoaktivní látku. Archeologické nálezy dokládají výrobu fermentovaných nápojů z medu, ovoce a obilí již v neolitu, přibližně 10 000 let př. n. l. Zmínky o výrobě vína a piva se objevují ve starověké Mezopotámii a Egyptě kolem 6000–4000 př. n. l. Alkohol hrál důležitou roli v náboženských rituálech, medicíně i společenském životě.

Významným milníkem byla destilace, kterou zdokonalili arabští alchymisté ve středověku. Tento proces umožnil výrobu lihovin s mnohem vyšší koncentrací ethanolu, než jaké bylo možné dosáhnout pouhým kvašením. V novověku se s rozvojem chemie podařilo plně porozumět chemické podstatě ethanolu a začalo jeho masivní průmyslové využití nejen v potravinářství, ale i jako rozpouštědla a paliva.

🧪 Chemické a fyzikální vlastnosti

Ethanol je polární molekula díky přítomnosti hydroxylové skupiny (-OH), která umožňuje tvorbu vodíkových vazeb. Díky tomu je neomezeně mísitelný s vodou a mnoha dalšími polárními rozpouštědly. S vodou tvoří takzvanou azeotropickou směs, která obsahuje přibližně 95,6 % ethanolu a 4,4 % vody a vře při konstantní teplotě 78,1 °C. To znemožňuje získat čistší ethanol běžnou destilací. Pro získání 99,9% "absolutního alkoholu" je nutné použít speciální metody, například sušení pomocí hygroskopických látek.

Je to hořlavina I. třídy, snadno zápalná, hořící modrým, téměř neviditelným plamenem za vzniku oxidu uhličitého a vody.

Základní reakce ethanolu:

Oxidace: Mírnou oxidací vzniká acetaldehyd, silnější oxidací kyselina octová.
Esterifikace: Reakcí s karboxylovými kyselinami vznikají estery (např. s kyselinou octovou vzniká ethyl-acetát).
Dehydratace: Katalytickým odštěpením vody vzniká ethen.
Reakce s alkalickými kovy: Reaguje se sodíkem za vzniku ethanolátu sodného a uvolnění vodíku.

🏭 Výroba

Ethanol se vyrábí dvěma hlavními způsoby: fermentací (kvašením) a synteticky.

Kvašení (fermentace)

Jedná se o tradiční a nejrozšířenější metodu, zejména pro výrobu alkoholických nápojů a bioethanolu. Proces využívá kvasinky (nejčastěji rodu Saccharomyces), které přeměňují jednoduché cukry (např. glukózu) na ethanol a oxid uhličitý.

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Jako suroviny slouží plodiny bohaté na sacharidy:

Cukernaté plodiny: Cukrová třtina, řepa cukrová.
Škrobnaté plodiny: Kukuřice, pšenice, brambory, ječmen. U těchto plodin musí nejprve dojít k rozštěpení škrobu na jednoduché cukry.
Celulózové materiály: Dřevo, sláma, zemědělské zbytky (tzv. ethanol druhé generace). Jejich zpracování je technologicky náročnější.

Kvašením vzniká roztok s maximální koncentrací ethanolu kolem 15 %, protože vyšší koncentrace jsou pro kvasinky toxické. Pro získání koncentrovanějšího ethanolu se následně používá destilace.

Syntetická výroba

Průmyslově se ethanol vyrábí také hydratací ethenu (ethylenu), což je proces, při kterém se molekula vody aduje na dvojnou vazbu ethenu za vysoké teploty (kolem 300 °C), tlaku a přítomnosti katalyzátoru (nejčastěji kyselina fosforečná).

CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH

Tímto způsobem se vyrábí vysoce čistý ethanol pro průmyslové a laboratorní účely.

🌐 Využití

Ethanol je jednou z nejdůležitějších a nejvšestrannějších chemikálií s širokým spektrem využití.

🍷 Potravinářský průmysl

Nejznámějším využitím je výroba alkoholických nápojů, jako jsou pivo, víno a lihoviny. Používá se také jako rozpouštědlo pro aromata a potravinářská barviva a jako konzervant.

⚕️ Lékařství a farmacie

Ethanol je klíčovou složkou v lékařství.

Dezinfekce: Jeho 70–80% vodný roztok se používá jako účinné antiseptikum a dezinfekční prostředek k ničení mikroorganismů na kůži nebo površích.
Rozpouštědlo: Slouží jako rozpouštědlo pro mnoho léčiv, například v jodové tinktuře.
Extrakce: Používá se k extrakci účinných látek z léčivých rostlin.

🚗 Palivo (Bioethanol)

Ethanol je významné biopalivo, které se používá buď samostatně, nebo jako příměs do benzínu.

E10: Směs s 10 % ethanolu, dnes standardní benzín v mnoha zemích.
E85: Směs s až 85 % ethanolu, určená pro speciálně upravené motory (Flex-Fuel Vehicles).

Výhodou bioethanolu je, že je vyráběn z obnovitelných zdrojů a má vyšší oktanové číslo (kolem 105), což může vést ke zvýšení výkonu motoru. Spalováním vzniká méně některých škodlivých emisí. Nevýhodou je nižší energetická hustota (vyšší spotřeba) a potenciální korozivní účinky na starší palivové systémy.

🔬 Průmysl a kosmetika

Chemická surovina: Je výchozí látkou pro syntézu mnoha dalších chemikálií, jako jsou kyselina octová, diethylether, ethyl-acetát a ethen.
Rozpouštědlo: Používá se v barvách, lacích, parfémech a deodorantech.
Čisticí prostředky: Je součástí mnoha čisticích a odmašťovacích přípravků.
Nemrznoucí směsi: Díky nízkému bodu tuhnutí se používá jako složka nemrznoucích směsí.

Pro technické účely, kde by hrozilo jeho zneužití k pití, se používá denaturovaný ethanol, do kterého jsou přidány látky znemožňující konzumaci (např. methanol, pyridin nebo denatonium).

🧠 Účinky na lidský organismus

Ethanol je psychoaktivní látka s tlumivým účinkem na centrální nervovou soustavu. Po požití se rychle vstřebává z trávicího traktu do krve a dostává se do mozku.

Malé dávky: Způsobují euforii, uvolnění, snížení zábran a pocit sebevědomí.
Střední dávky: Vedou ke zhoršení koordinace, prodloužení reakční doby, poruchám řeči a úsudku (opilost).
Vysoké dávky: Mohou způsobit útlum, ztrátu vědomí, depresi dechového centra a v krajním případě i smrt.

Ethanol je v těle metabolizován především v játrech pomocí enzymu alkoholdehydrogenáza na toxický acetaldehyd, který je dále odbouráván na neškodnou kyselinu octovou. Právě acetaldehyd je zodpovědný za mnoho negativních projevů kocoviny.

Dlouhodobá nadměrná konzumace může vést k vážným zdravotním problémům:

Závislost (alkoholismus)
Poškození jater: Steatóza, alkoholická hepatitida a jaterní cirhóza.
Onemocnění trávicího traktu: Záněty žaludku, slinivky břišní, zvýšené riziko nádorů.
Kardiovaskulární onemocnění: Vysoký krevní tlak, poškození srdečního svalu.
Poškození nervového systému: Poškození mozku, demence, polyneuropatie.
Fetální alkoholový syndrom při konzumaci v těhotenství.

🤔 Pro laiky: Univerzální kapalina

Představte si ethanol jako švýcarský nůž mezi chemikáliemi. Je to jedna látka, která má neuvěřitelně mnoho tváří.

Společenská tvář: To je ten ethanol, který známe z piva, vína nebo koktejlů. V malém množství uvolňuje náladu a pomáhá lidem se bavit.
Lékařská tvář: Když si zraníte koleno, sestřička vám ho vydezinfikuje lihem. Ten samý ethanol ničí bakterie a viry, takže je to skvělý pomocník v nemocnicích i v lékárničce.
Motorová tvář: Stejná látka, jen vyrobená třeba z kukuřice, se přidává do benzínu. Pomáhá autu jet, zvyšuje jeho výkon a je šetrnější k životnímu prostředí, protože se vyrábí z rostlin, které znovu vyrostou.
Domácí tvář: Je v parfémech, aby se vůně hezky rozprášila, v čističi na okna, aby se sklo lesklo beze šmouh, a dokonce i v nemrznoucí směsi do ostřikovačů.

Je to tedy jedna molekula, která dokáže rozpouštět jiné látky, dezinfikovat, pohánět motory a být součástí oslav. Klíčové je ale vždy množství a účel – zatímco sklenička vína je pro dospělého v pořádku, pití dezinfekce nebo benzínu je samozřejmě životu nebezpečné.

📈 Ekonomika a produkce

Globální trh s bioethanolem je významným odvětvím. Světová produkce v roce 2023 dosáhla přibližně 175 miliard litrů. Dlouhodobě největšími producenty jsou: 1. Spojené státy americké: Produkce je založena především na kukuřici. V roce 2023 vyprodukovaly přibližně 15 miliard galonů (cca 57 miliard litrů). 2. Brazílie: Hlavní surovinou je cukrová třtina.

Trh je silně ovlivňován vládními politikami, jako jsou povinné přiměšování do benzínu (mandáty) a daňová zvýhodnění, která mají za cíl snížit závislost na ropě a redukovat emise skleníkových plynů. Očekává se, že globální trh s bioethanolem poroste i v následujících letech, s předpokládaným růstem z 80,47 miliard USD v roce 2024 na 121,93 miliard USD do roku 2032.

Zdroje