Etanoli

Wikipediasta
(Ohjattu sivulta Etyylialkoholi)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Etanoli
Ethanol-2D-skeletal.svg
Ethanol-3D-vdW.png
Tunnisteet
CAS-numero 64-17-5
SMILES CCO
Ominaisuudet
Kemiallinen kaava C2H6O
Moolimassa 46,068 g/mol
Tiheys 0,7894 g/cm³
Sulamispiste −114,4 °C
Kiehumispiste 78,37 °C
Liukoisuus liukenee täysin
Helposti syttyvä[1]
Haitallinen[1]

Etanoli eli etyylialkoholi on primäärisiin alkoholeihin kuuluva väritön, tulenarka ja antiseptinen yhdiste.

Alkoholijuomana etanoli on useimmissa maissa sosiaalisesti hyväksytty nautinto- ja huumausaine. Alkoholijuomien myynnin, käytön ja hallussapidon laillisuus vaihtelee suuresti maittain täysin laillisesta täydelliseen kieltolakiin.[2]

Suomessa yli 80 prosenttista etyylialkoholia kutsutaan väkiviinaksi ja se on lainsäädännöllä nautintoaineena kielletty. Väkiviinan maahantuontiin tarvitaan erillinen lupa. Niin sanottuna matkustajatuontina ei Suomeen siis saa tuoda väkiviinaa.[3]

Teolliseen käyttöön tarkoitettu etanoli denaturoidaan eli tehdään juomakelvottomaksi joko makunsa puolesta tai saattamalla se tuottamaan pahoinvointia.

Etanolia esiintyy myös muun muassa kukkien tuoksuissa ja semiokemikaalina eliöiden viestinnässä.

Kemia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Etanoli sekoittuu veteen kaikissa seossuhteissa synnyttäen lämpöä johtaen kokonaistilavuuden pienentymiseen.

100 prosenttinen etanoli on valkoista jauhetta ja se muuttuu välittömästi nesteeksi jouduttuaan tekemisiin ilman kanssa, sillä etanoli absorboi, eli imee itseensä ilman vesihöyryä, eikä siis pysy 100 prosenttisena ympäristössä, jossa se pääsee millään muotoa tekemisiin veden kanssa.

Perinteisessä tislausprosessissa vesi-etanoliseoksista voidaan saada enintään 96 prosenttista etanoli-vesiseosta.

Mikäli alkuperäisessä etanoliseoksessa oli muitakin ainnesosia kuin vettä ja etanolia, ja joita ei kyetä tislaamalla erottamaan etanolista, niin 96 prosenttista etanolia ei kyetä tälläisestä seoksesta tuottamaan tislausprosessissa.

96 prosenttiseksi tislattu vesi-etanoliseos muodostaa niin sanotun atseotrooppisen seoksen.

96 prosenttia puhtaampaa etanolia, ns. absolutoitua etanolia voidaan tuottaa poistamalla vesi-etanoliseoksesta vettä perinteistä tislaamista tehokkaimmin menetelmin kuten molekyyliseuloilla, jolloin voidaan vesi-etanoliseoksesta saada jopa noin 99,5-prosenttista etanolia. Vettä voidaan poistaa vielä tätäkin enemmän muun muassa tislaamalla etanolia sopivan kuivausaineen, kuten natriumboorihydridin kanssa.[4]

Etanoli on monipuolinen liuotin ja useiden orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa käytetty lähtöaine. Etanoli on lievästi polaarinen yhdiste, ja siksi etanoli liukenee täydellisesti veteen sekä muihin polaarisiin liuottimiin. Etanolin hiilivetyrunko taas mahdollistaa sen liukenemisen poolittomiin orgaanisiin yhdisteisiin. Tälläisiä ovat esimerkiksi hiilivedyt kuten bensiini ja dieselöljy.

Etanolin seokset ovat tulenarkoja ja etanoli itsessään palaa nokeamattomalla, sinertävällä liekillä. Etanoli käykin hyvin ottomoottorin ('bensiinimoottorin') polttoaineeksi ja sitä tuotetaankin biopolttoaineeksi muun muassa sokeriruo’osta, ruuantähteistä, maissista ynnä muista taloudellisesti kannattavista hiilihydraattipitoisista raaka-aineista.

Yli 60 prosenttisia etanoliseoksia voidaan käyttää myös desinfiointiaineena, sillä se tuhoaa mikrobeja kuten bakteereja ja viruksia.

Etanolin tuotanto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Luonnossa etanolia syntyy pieniä määriä käymisreaktioissa. Myös ihmiselimistössä etanolia muodostuu aineenvaihduntatuotteena vähäisessä määrin.lähde?

Etanolia valmistetaan käymisreaktiolla käymiskelpoisista hiilihydraateista (sokeri- ja tärkkelyspitoisista aineista, tavallisimmin rypäleistä, hedelmistä, viljasta ja perunoista).

glukoosi → etanoli + hiilidioksidi
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Katalyyttinä toimivat hiivan entsyymit.

Toinen menetelmä eteeniin hydraatio, jossa katalyytin avulla liitetään eteeniin vettä:

eteeni + vesi → etanoli
CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH

Katalyytteinä käytetään muun muassa zeoliittejä. Reaktioon tarvitaan korkea paine. Lämpötilan on oltava vähintään 100 °C. Eteeniä valmistetaan kevyestä bensiinistä, joten myös tuotettu etanoli on fossiilinen. Molemmat prosessit tuottavat etanolin ja veden seoksen, joten jatkokäsittely (tislaus) on sama. Prosessien kannattavuus toisiinsa nähden riippuu etanolin ja eteenin kunkinhetkisestä hinnasta. Toisekseen bioetanolin tuotantoa tuetaan suoraan tai välillisesti valtiontuilla ja lainsäädännöllä.

Kolmas mahdollinen prosessi on synteesikaasusta Fischer-Tropsch-synteesin kautta. Tämä prosessi on vähän käytetty, mutta myös mahdollinen.

Alkoholin kulutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

OECD-maiden täysi-ikäiset asukkaat juovat keskimäärin kymmenen litraa alkoholia vuodessa puhtaaksi alkoholiksi muunnettuna. Kulutus jakautuu kuitenkin niin epätasaisesti, että viidennes kansasta juo suurimman osan kaikesta kulutetusta alkoholista. Suurituloiset miehet juovat keskimääräistä enemmän ja suurituloiset naiset harrastavat keskimääräistä enemmän humalahakuista juomista. Myös korkeasti koulutetut juovat enemmän kuin vähemmän koulutetut. Pienituloiset naiset käyttävät vähiten alkoholia.[5]

Yksin asuminen lisää miesten keskimääräistä alkoholinkulutusta, mutta vähentää sitä naisilla. Pohjois-Euroopassa ja Yhdysvalloissa ja juodaan eniten olutta, Etelä-Euroopassa viiniä ja Venäjällä vodkaa.[5]

Etanolin metabolia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Etanolia hapettaa elimistössä asetaldehydiksi (eli etanaaliksi) alkoholidehydrogenaasi, joka on muun muassa maksassa toimiva entsyymi. Etanaalin muuttumista asetyylikoentsyymi-A:ksi puolestaan katalysoi aldehydidehydrogenaasi, jonka toiminnan kautta etanoli saadaan sitruunahappokiertoon, energiaa tuottavaan muotoon.[6] Kehoon kerääntyvä asetaldehydi aiheuttaa useita etanolin nauttimisesta aiheutuvia epämiellyttäviä oireita, jotka korostuvat aldehydidehydrogenaasin estäjän disulfiraamin (ns. antabus) vaikutuksesta. Puhdas etanoli sisältää energiaa 7 kcal/g eli 29,3 kJ/g.

Alkoholin nauttimisen vaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Olut on ympäri maailmaa suosittu mieto alkoholijuoma.
Pääartikkeli: Alkoholijuoma

Etanoli lisää aivoissa dopamiinin ja endorfiinien eritystä, estää NMDA-reseptoreita[7] sekä aktivoi GABA-A-reseptoreita.[6] Krooninen alkoholinkäyttö vahingoittaa NMDA-järjestelmiä pysyvästi.[7] Muita aineita, jotka aktivoivat GABA-reseptoreita, ovat mm. gammahydroksivoihappo, barbituraatit ja bentsodiatsepiini.[6] Muita NMDA-antagonisteja ovat mm. ketamiini, dekstrometorfaani ja fensyklidiini.

Etanolin nauttiminen aiheuttaa päihtymistä ja suurina annoksina myrkytysoireita. Etanolin hapettuessa elimistössä syntyy asetaldehydiä, joka on myrkyllistä ja aiheuttaa pahoinvointia. Pitkäaikaisesta säännöllisestä alkoholin käytöstä seuraa vaikea riippuvuus, ja vieroitusoireina voi tulla juoppohulluus, jonka oireina ilmenee vapinaa, pahoinvointia, hikoilua, kuumetta ja hallusinaatioita (ns. ”pikku-ukot”, "liskot" ja ”viinapirut”). Krapula on lyhytaikainen lievä vieroitusoireyhtymä.[6] Alkoholin pitkittynyt liikakäyttö voi johtaa alkoholismiin ja korvikealkoholien käyttöön. Suomessa alkoholijuomien kulutusta säännöstellään alkoholiverolla.

Etanoli saattaa aiheuttaa häiriöitä näköaistissa, tasapainoaistissa ja tuntoaistissa. Myös harkintakyky voi hämärtyä, mikä voi johtaa irrationaaliseen käyttäytymiseen. Liian korkea alkoholikonsentraatio elimistössä voi aiheuttaa kuolettavan myrkytystilan, oksentamista ja sydämen pysähtymisen. Alkoholin käyttö voi aiheuttaa psykoosin ja muita mielen sairauksia.[8]

Alkoholijuomien säännöllinen käyttö pienentää jonkin verran aivojen kokoa jo varsin kohtuullisilla määrillä.[9][10] Jo yhdeksän olutpullon viikoittainen nauttiminen lisää älyllisten toimintojen heikkenemisen riskiä[11]. Alkoholin säännöllinen käyttö saattaa johtaa muistin ja älyllisten toimintojen heikkenemiseen, empatiakyvyttömyyteen sekä käytöshäiriöihin[12]. Osa muistivaurioista saattaa jäädä pysyväksi, vaikka etanolin käyttö lopetettaisiin.

Lääkekäyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Etanolilla on melko vähän lääkinnällisiä käyttötarkoituksia. Sitä käytetään desinfiointiin ja antiseptiikkaan alkaen käsidesien 60 prosentin pitoisuuksista aina laboratorio-olosuhteiden 96 prosentin pitoisuuksiin asti ja joidenkin lääkeaineiden saattamiseen liuosmuotoon (10–15 %), sekä metanolin ja etyleeniglykolin aiheuttamissa myrkytyksissä, sillä etanoli estää tai hidastaa näiden yhdisteiden normaalin metabolian haitallisiksi aineiksi; metanolin metabolian formaldehydiksi ja etyleeniglykolin metabolian oksaalihapoksi.[13]

Laadut[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Etanolia myydään useissa laaduissa eri käyttötarkoituksiin kuten erilaisina alkoholijuomina, desinfiointiaineina, autokemikaaleina ja teollisuuskemikaaleina ja -raaka-aineina.

Etanolia ei voi rikastaa tislaamalla yli atseotroopin 96 til-%, joten sitä vahvemmat seokset on tuotettava joko kuivaamalla esim. sahanpurullalähde? tai lisäämällä atseotrooppiseen seokseen bentseeniä, jolloin atseotrooppi häviää ja tislaaminen onnistuu. Bentseeni on kuitenkin myrkyllistä ja aiheuttaa maksavaurioita.

Farmasiassa ja lääketieteessä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alkoholit (etanoli) voidaan luokitella erilaisten farmakopeoiden monografien mukaan seuraavasti:

  • spiritus absolutus = aethanolum = 99 %
  • spiritus fortis/concentratus/rectificatissimus = 96 %
  • spiritus dilutus = 80 %
  • spiritus e vino = lääkekonjakki
  • spiritus vini gallicus = konjakki/armanjakki
  • spiritus ardens = 40 % vodka

Teolliset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • spektroskooppinen etanoli – puhtain laatu, tarkoitettu UV-spektroskopiaan, sisältää mahdollisimman vähän ultraviolettialueella absorboivia epäpuhtauksia
  • denaturoimaton etanoli – yleensä 99,5 %, saattaa sisältää myrkyllistä bentseeniä
  • denaturoimaton sprii – atseotrooppinen 96 til-% etanoli-vesi-seos
  • denaturoitu etanoli tai sprii – useita erilaisia denaturointiaineita, sekä myrkyllisiä että myrkyttömiä, käytetään riippuen käyttökohteesta. Yleensä valitaan aineita, joita ei voi erottaa tislaamalla tai absorboimalla, kuten asetonilähde?. Myrkyttömistä tavallinen tyyppi on erittäin karvas kvaternäärinen ammoniumsuola, kuten denatonium (kauppanimi Bitrex).

Etanoli polttoaineena[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Bioetanoli

Etanolia eli spriitä käytetään polttoaineena eräissä teollisuusprosesseissa sekä myös esimerkiksi retkikeittimissä. Etanolia voidaan käyttää myös moottoriajoneuvojen polttoaineena bensiinin asemasta.

Moottoripolttoaineena[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Bioetanolituotanto (milj. litraa*)[14]
Maa 2006 2005
Saksa 431 165
Espanja 402 303
Ranska 250 144
Ruotsi 140 153
Italia 128 8
Puola 120 64
Unkari 34 35
Liettua 18 8
Hollanti 15 8
Tšekki 15 0
Latvia 12 12
Suomi ei tietoa 13
Yht. 1 565 813
* 100 litraa bioetanolia = 79,62 kg
Alkoholi palaa sinisellä liekillä

Ottomoottorissa on mahdollista käyttää polttoaineena etanolia. Etanolin oktaaniluku ja sitä myötä puristuskestävyys on huomattavasti bensiiniä parempi (väkiviinalla 110, E85:llä 106), mikä mahdollistaa puristussuhteen nostamisen kertoimeen 12. Korkea puristussuhde parantaa moottorin hyötysuhdetta. Lisäksi polttoaineen sisältämän hapen ansiosta moottorin tehon tuotto kasvaa bensiiniin verrattuna. Etanolin lämpöarvo on kuitenkin huomattavasti bensiiniä alhaisempi (etanolin 26,8 MJ/kg, moottoribensiinin 43,0 MJ/kg), minkä vuoksi litramääräinen kulutus kasvaisi lähes puolella, ellei moottorin hyötysuhde paranisi. Sen sijaan 95E:n lämpöarvo on 42,19 MJ/kg ja gasoholin eli E10:n lämpöarvo puolestaan 41,38 MJ/kg.[15] Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen arvion mukaan litrakulutus kasvaa 25–40 prosenttia etanolipitoisuudesta riippuen, kun on kyse E85, jossa 50–85 prosenttia etanolia.[16]

Teknisesti etanolia on mahdollista lisätä joko bensiinin joukkoon tai käyttää sellaisenaan. Moottoriin tehtävät muutokset ovat vähäisiä, mutta etanolin vaatiman korkeamman höyrystymislämmön ja alhaisemman höyrynpaineen vuoksi moottorin käynnistäminen 100 prosenttisella etanolilla reippaalla pakkasella kylmänä vaikeutuisi merkittävästi, joten puhdasta etanolia ei käytetä polttoaineena maissa, joissa ilmasto ei nykytekniikalla suosi tätä. Käytännössä kylmässä ilmastossa myydään 15/85 sekoitussuhdetta bensiini/etanoli jolloin polttoaineesta johtuva käynnistysongelma kierretään (RE85). Talvilaadun etanolipolttoaineeseen lisätään helposti haihtuvia ja palavia yhdisteitä, kuten eetteriä tai pentaania. Etanolin valmistaminen käymisprosessin kautta esimerkiksi sokerijuurikkaista on teknisesti varsin helppo toteuttaa, mutta törmää Suomessa lainsäädännöllisiin ongelmiin sekä liikennepolttoaineiden verotuksen että alkoholilainsäädännön osalta. Etanolin valmistaminen liikennepolttoaineeksi ei toisaalta ole myöskään käyttäjän kannalta toistaiseksi taloudellisesti houkutteleva vaihtoehto nykyisillä polttoaineiden hinnoilla ja verokohtelulla Euroopassa, mutta kansantaloudelliset näkökohdat saattavat johtaa sen suosimiseen.

Etanolin vaihtoehto polttoaineena on metanoli helpomman ja halvemman valmistuksen ansiosta. Metanolin haittapuoli on sen myrkyllisyys. Ihminen sietää elimistöön joutunutta etanolia paljon paremmin kuin moottoribensiiniä tai metanolia.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Koulu, M. & Tuomisto, J.: ”Etanoli”, Farmakologia ja toksikologia, s. 403–412. 6. painos. Kustannus Oy Medicina, 2001. ISBN 951-97316-1-X. Teoksen verkkoversio (PDF) (viitattu 17.8.2015).

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Etanoli Käyttöturvallisuustiedote. 9.7.2015. Sigma-Aldrich (Merck). Viitattu 4.3.2018. (suomeksi)
  2. Etanoli; Esa R. Korpi: Farmakologia ja toksikologia. 7. p, Kustannus Oy Medicina, 2007. ISBN 978-951-97316-3-6. 6. painoksen verkkoversio
  3. https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2017/20171102
  4. Kaila, Meriläinen, Ojala, Pihko, Salo: Reaktio 1 – Ihmisen ja elinympäristön kemia, s. 99–100. Hämeenlinna: Tammi, 2010. ISBN 978-951-26-5031-6.
  5. a b Anniina Wallius: Tutkimus: Rikkaat ja koulutetut juovat eniten. Yle Uutiset. 6.5.20151. Viitattu 17.2.2020.
  6. a b c d Korpi ER, Etanoli, kirjassa Koulu M, Mervaala E, Tuomisto J, Farmakologia ja toksikologia, 8. p, ss. 427–438. Kustannus Oy Medicina, Kuopio 2012. ISBN 978-951-97316-4-3. 6. painoksen verkkoversio
  7. a b Therapia Fennica verkkoversio.
  8. http://emedicine.medscape.com/article/289848-overview
  9. Alkoholi pienentää aivoja 6.11.2008. http://www.iltalehti.fi/terveys/200811068549257_tr.shtml
  10. Carol Ann Paul, MS; Rhoda Au, PhD; Lisa Fredman, PhD; Joseph M. Massaro, PhD; Sudha Seshadri, MD; Charles DeCarli, MD; Philip A. Wolf, MD. Association of Alcohol Consumption With Brain Volume in the Framingham Study. Archives of Neurology, 2008;65(10):1363–1367. http://archneur.ama-assn.org/cgi/reprint/65/10/1363
  11. Olli-Juhani Piri 19.6.2017: Alkoholin kohtuullinenkin käyttö vaurioittaa aivoja. http://www.terve.fi/alkoholismi/alkoholin-kohtuullinenkin-kaytto-vaurioittaa-aivoja
  12. Silja Runsten: Alkoholidementia. http://www.alzheimerturku.fi/alkoholidementia_turku0909_(2).pdf
  13. Kivistö KT, Olkkola KT, Alkoholien ja syanidien aiheuttamat akuutit myrkytykset, kirjassa Koulu M, Mervaala E, Tuomisto J, Farmakologia ja toksikologia, 8. p, ss. 1137–1140. Kustannus Oy Medicina, Kuopio 2012. ISBN 978-951-97316-4-3. Myös verkossa FarmToks
  14. Biofuels barometer 2007 – EurObserv’ER. Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables, 5/2007, nro 179, s. 63–75.
  15. Olavi H. Koskinen: Vaihtoehtoisten liikennepolttoaineiden hiilidioksidipäästöt. Tiennäyttäjä 2/2007, s. 26–27
  16. Nylund, Nils-Olof, Sipilä, Kai, Mäkinen Tuula & Aakko-Saksa, Päivi 2010. Polttoaineiden laatuporrastuksen kehittäminen. VTT Tiedotteita 2528

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Etanoli.