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Ethanol

Bei dieser auch als Ethylalkohol genannten Verbindung – chemische Formel C₂H₅OH – handelt es sich um eine klare, farblose Flüssigkeit mit brennendem Geschmack sowie charakteristischem, angenehmem Geruch. Ethanol ist beispielsweise in Getränken wie Bier, Wein oder Weinbrand enthalten. Aufgrund seines niedrigen Gefrierpunkts (siehe unten) wird dieser Alkohol (eingefärbt) als Messflüssigkeit in Thermometern verwendet; insbesondere dann, wenn Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts von Quecksilber (-40 °C) anzuzeigen sind. Ethanol eignet sich auch als Gefrierschutzmittel, z. B. in Scheibenwaschanlagen von Kraftfahrzeugen.

Konzentriertes Ethanol lässt sich u. a. durch Destillation seiner verdünnten Lösungen gewinnen. Handelsübliches Ethanol enthält knapp 96 Volumenprozent Ethanol und etwa 4 Volumenprozent Wasser. Höhere Konzentrationen sind durch Destillation nicht erzielbar, aber mit bestimmten Chemikalien lässt sich das restliche Wasser entfernen und so genannter absoluter Alkohol herstellen. Die Erzeugung und der Verkauf von Ethanol untersteht in vielen Ländern der staatlichen Kontrolle.

Schon in alten Zeiten gewann man Ethanol durch Gärung von Zucker. Das gesamte Ethanol für alkoholische Getränke wird auch heute noch auf diesem Weg hergestellt (Fermentation). Die Rohstoffe dafür sind u. a. Melasse, Rohrzuckersaft, Produkte aus der Holzverzuckerung, Früchte und Trauben oder Stärke aus beispielsweise Mais, Kartoffeln oder Getreiden. Bestimmte in Hefe enthaltene Enzyme bewirken die Umsetzung der in den Ausgangsstoffen enthaltenen Glucose zu Ethanol und Kohlendioxid. Grob betrachtet lässt sich die Gärung durch folgende Summengleichung zusammenfassen:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

In Wahrheit läuft allerdings eine ganze Reihe sehr komplexer Vorgänge ab. Aufgrund mancher Verunreinigungen der Hefekulturen bilden sich auch andere Substanzen, z. B. Fuselöle oder Glycerin und andere mehrwertige Alkohole sowie einige organische Säuren. Die vergorene Flüssigkeit enthält meist 7 bis 12 Prozent Ethanol und kann durch einige Destillationsschritte bis auf einen Ethanolgehalt von 95 Prozent konzentriert werden. Bei der Herstellung von Getränken wie Whisky und Branntwein sind einige der so genannten Verunreinigungen sogar erwünscht, weil sie dem Endprodukt ein gewisses Aroma verleihen.

Für die Gärung geeigneter Zucker lässt sich auch aus einfachem Stroh erzeugen. Im Frühjahr 2004 stellte ein kanadisches Unternehmen ein entsprechendes technisches Verfahren vor: Das Stroh wird zerkleinert, mit Wasserdampf behandelt und anschließend mit Enzymen versetzt. Diese wandeln die Cellulose des Strohs in Zucker um, der sich nach einigen Tagen in einer abtrennbaren Flüssigkeit ansammelt. Der Zucker lässt sich durch Fermentation in Ethanol überführen und dieses in einem letzten Arbeitsschritt abdestillieren.

So genannter Syntheseethanol wird heutzutage vor allem nach zwei technischen Verfahrensrouten erzeugt, wobei in beiden Fällen Ethen als eine Ausgangskomponente dient. Bei dem einen Verfahren führt man eine indirekte Hydratisierung durch. Im ersten Arbeitsgang leitet man Ethen oder Ethen enthaltende Gase in Schwefelsäure. Dies geschieht unter bestimmten Reaktionsbedingungen in speziellen Absorptionstürmen. Durch Anlagerung der Säure an das Ethen bildet sich ein Schwefelsäureester, der im anschließenden zweiten Schritt verseift wird (z. B. hydrolytische Spaltung mit Wasser). Bei der anderen Verfahrensroute lagert man mit Hilfe eines sauren Katalysators in der Gasphase Wasser an das Ethen an – übliche Prozessbedingungen sind z. B. 300 °C und 70 bar (700 Kilopascal).

Ethanol lässt sich zu Acetaldehyd (Ethanal) und weiter zu Essigsäure (Ethansäure) oxidieren. In der Technik kommt der Alkohol u. a. als Lösungsmittel für Fette und Öle, Lacke sowie zur Herstellung von Essenzen zum Einsatz – u. a. auch als Lösungsmittel für Parfüms sowie Kosmetika. Aufgrund seines hohen Brennwertes nutzt man Ethanol auch als Brennstoff, und es wird beispielsweise auch Benzin (Ottokraftstoff) zugesetzt. Durch die Verteuerung des Erdöles wird der zuletzt genannte Verwendungszweck besonders in einigen Ländern wie beispielsweise Brasilien oder in den USA praktisch durchgeführt oder erprobt. Auch der Einsatz von Ethanol für bestimmte Industriechemikalien wie z. B. Diethylether erscheint in diesem Zusammenhang viel versprechend.

Reines Ethanol schmilzt bei -114,5 °C, siedet bei 78,32 °C und besitzt bei 20 °C eine relative Dichte von 0,789.