Zum Inhalt springen

Biodiesel Eigenschaften

Biodiesel verfügt über sehr gute Schmiereigenschaften. Das liegt an dem relativ hohen Sauerstoff-Gehalt (11 %) und seinem chemischen Aufbau. Der Verschleiß in der Einspritzpumpe sowie im Motor wird dadurch erheblich reduziert. Ein geringer Anteil Biodiesel als Zusatz für konventionellen Diesel-Kraftstoff verbessert auch dessen Schmiereigenschaften, die auf Grund der Entschwefelung in der Raffinerie relativ niedrig liegt.

Der Schmelzpunkt von Ölen und Fetten hängt im wesentlichen von der Anzahl der Doppelbindungen ab. Je höher diese Anzahl ist, desto niedriger ist der Schmelzpunkt.

Biodiesel verfügt nach der Umrüstung über folgende Eigenschaften:

Dichte bei 15 °C: 0,875 - 0,890 kg/l
Energiedichte: 8,9 kWh/l
kinemat. Viskosität: 7 - 8 mm2/s bei 20 °C
Cetan-Zahl: 54 - 58
Flammpunkt: 100 - 135 °C
Schmelzpunkt: -12 bis -22 °C
Schwefel-Anteil: < 10 ppmv
Wasser-Anteil: < 300 ppm
Gesamt Glyzerin-Anteil: < 0,25 %
Freies Glyzerin: < 0,02 %
Methanol-Anteil: < 0,3 %

  • Der Energiegehalt ist höher als bei Benzin und nur unwesentlich schlechter als bei Diesel.
  • Ist fast schwefelfrei.
  • Enthält keine Aromate und kein Benzol.
  • Besitzt eine hohe Schmierfähigkeit.
  • Zieht Wasser an (hygroskopisch).
  • Wirkt wie ein Lösungsmittel, greift Lack an, verdünnt Motoröl.
  • Reduziert durch den relativ hohen Sauerstoffgehalt (etwa 11 %) die Ruß-Emissionen im Vergleich zum herkömmlichen Diesel-Kraftstoff.
  • Biodiesel gibt bei der Verbrennung etwa so viel Kohlenstoff-Dioxid ab, wie die Pflanze beim Wachstum aufgenommen hat.
  • Die meisten Abgaswerte werden im Vergleich zum herkömmlichen Diesel unterschritten.
  • Wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. CO2-Produktion nur so hoch, wie die Pflanzen beim Wachstum aufgenommen haben (geschlossener CO2-Kreislauf).
  • Ist biologisch abbaubar, gefährdet bei Unfällen nicht den Boden, Unter normalen Bedingungen werden innerhalb von 28 Tagen 99% des Biodiesels durch Mikroorganismen 'aufgefressen'.
  • Ist kein Gefahrgut (ungiftig).
  • Ein zu hoher Wassergehalt verstopft bei Kälte den Kraftstoff-Filter.
  • Glyzerin lagert sich ab und beschädigt die Einspritz-Pumpe.
  • Alkali kann den Filter verstopfen.
  • Anhand der Messung des Flammpunktes lässt sich der Verschmutzungsgrad des Kraftstoffes nachmessen.
  • Viskosität und Flammpunkt sind in ähnlicher Größenordnung wie bei Diesel-Kraftstoff.

Die Zusammensetzung von Biodiesel ist nach der Qualitätsnorm E DIN 51606 geregelt und nur dementsprechender Kraftstoff ist für den Verkauf freigegeben. Es gibt jedoch teilweise Biodiesel-Tankstellen bzw. Lieferanten, die sich nicht daran halten und dem Kraftstoff billige Komponenten beimischen. Es empfiehlt sich daher, Biodiesel nur dort zu kaufen, wo ein DIN-Aufkleber auf den ordnungsgemäßen Zustand des Kraftstoffes hinweist.

Umrüstung auf Biodiesel

Größere Umrüst-Maßnahmen sind für den Kfz-Betrieb mit Biodiesel nicht notwendig. Es sind jedoch nicht alle Diesel-Fahrzeuge vom Hersteller für den Betrieb mit Biodiesel freigegeben. Deswegen sollte vor der Betankung mit diesem Kraftstoff die Werkstatt oder der Hersteller konsultiert werden. Bei Volkswagen besteht beispielsweise eine Freigabe für alle Fahrzeug-Modelle, die ab dem Jahr 1996 hergestellt wurden, wenn ausschließlich Biodiesel-Kraftstoff getankt wird, der der Norm E DIN 51606 entspricht.

Da Biodiesel wie ein Lösungsmittel wirkt, können Dieselkraftstoff-Rückstände im Tank und in den Leitungen abgelöst werden und zu Filter-Verstopfungen führen. Deswegen sollte der Filter gewechselt werden, nachdem einige Tankfüllungen Biodiesel getankt worden sind.

Wie bei herkömmlichem Dieselöl sollte darauf geachtet werden, dass mit Kraftstoff in Berührung gekommene Lackflächen umgehend abgewischt werden. Eventuell kann es ratsam sein, die Kraftstoff-Schläuche genauer zu kontrollieren, da einige Kunststoffe beim Kontakt mit Biodiesel aufquellen und undicht werden können.

Wie wird Biodiesel hergestellt?

Raps ist ein sogenannter Tiefwurzler. Dies sind Pflanzen, die mit ihrer Pfahlwurzel sowie den zahlreichen Nebenwurzeln verdichteten Boden durchdringen und für eine gute Durchlüftung des Erdreiches sorgen. Da Raps elf Monate im Jahr den Boden bedeckt, verhindert er außerdem unerwünschte Boden-Erosion. Der Rapsanbau lässt sich gut in getreidereiche Fruchtfolgen integrieren, so dass Flächen-Stillegungen vermieden werden können.

Pflanzenöle werden durch das Auspressen und Extrahieren der Früchte oder der Samen von Ölpflanzen in Ölmühlen gewonnen. Raps enthält beispielsweise etwa 40 % Öl. Bei der Herstellung von Biodiesel bleibt üblicherweise ein Restöl-Anteil im Schrot von 2 - 3 % übrig.

Verschiedene Öle und Fette unterscheiden sich voneinander lediglich in der Länge der Kohlenwasserstoff-Ketten und der Anzahl ihrer Doppelbindungen. Beim Rapsöl ist ein Glyzerin-Molekül an drei lange Fettsäure-Ketten (C18-Ketten) gebunden. Diese reagieren bei der Umesterung mit Methanol. Das Hauptziel der Umesterung ist die Verringerung der Viskosität von etwa 60 auf 4 mm2/sec, wie bei Dieselöl, indem die Moleküle gekürzt werden. Dabei entsteht Fettsäure-Methylester bzw. Biodiesel.

Häufig ist auch die Bezeichnung Raps-Methylester (RME) gebräuchlich. In der E DIN 51606 wird als Bezeichnung die englische Kurzform FAME (Fatty Acid Methyl Ester) verwendet.

Die Reaktion verläuft folgendermaßen:
Triacylglycerin + Methanol + Katalysator = Fettsäure-Methylester + Glycerin

Problematisch bei der Erzeugung von Biodiesel ist bisher noch die Ausbeute. 1996 betrug die Gesamt-Anbaufläche von Raps rund 240.000 Hektar, woraus sich eine Produktion von 240.000 t oder 240 Mio. l Rapsöl ergab. Bei einem Durchschnittsverbrauch von 6 l auf 100 km und einer durchschnittlichen Fahrleistung von 15.000 km pro Jahr würde diese Produktionsmenge bundesweit für rund 267.000 Fahrzeuge ausreichen.

Der Gesamt-Fahrzeugbestand in Deutschland beträgt 43 Millionen Pkw, davon sind 5,9 Mio. Dieselautos. Bei den Lkw würde die heutige Rapsöl-Menge für 20.000 Exemplare reichen. Der aktuelle Bestand liegt jedoch bei 2,7 Mio. Fahrzeugen. Um alle heutigen Diesel-Fahrzeuge in Deutschland versorgen zu können, müsste etwa auf einem Drittel der Republik-Fläche Raps angebaut werden. Die Ausbeute kann damit als relativ gering bezeichnet werden.

Absatz von Biodiesel

Der Absatz von Biodiesel erhöhte sich innerhalb der letzten Jahre durchgehend (s. Tab. 1). Nach Schätzungen des Internationalen Wirtschaftsforums Regenerative Energien (IWR) wird der Biodiesel-Anteil im Vergleich zum gesamten jährlichen Diesel-Absatz im Laufe des Jahres 2002 auf rund 3 % ansteigen.

 

Tab.: Biodiesel-Produktionsmenge

1995

1997

2000

2001

2002

45.000 t

100.000 t

240.000 t

480.000 t

900.000 t*

*: vom IWR geschätzter Wert

Deutschland ist bei der Herstellung von Biodiesel weltweit führend, gefolgt von Italien (310.000 t im Jahr 2001) und Frankreich (300.000 t).

Bislang wird derzeit (Mitte 2002) in Deutschland an über 1.500 Tankstellen Biodiesel angeboten (von insgesamt 17.000 Tankstellen).

Biodiesel Preis

Biodiesel kostet im Durchschnitt 5 bis 10 Cent/l weniger als herkömmlicher Diesel-Kraftstoff. Der Biodiesel Preis liegt derzeit bei ca. 1,38 EUR/l (Stand Februar 2012). Im Vergleich dazu liegt der Preis für mineralischen Diesel-Kraftstoff zwischen 1,40 EUR und 1,50 EUR pro Liter.

Emissionen von Biodiesel

Im Vergleich zu herkömmlichem Diesel-Kraftstoff reduzieren sich bei der Verwendung von Biodiesel mögliche Gesundheitsrisiken. Eine Studie vom Frühjahr 2001 eines amerikanischen Forschungsinstituts behandelt speziell die krebserzeugenden Bestandteile der Abgase.

Bei Biodiesel liegen die Emissionen von Ruß-Partikeln demnach um etwa 30 % und die von Kohlenwasserstoffen um über 90 % niedriger als bei Diesel aus Mineralöl. Darüber hinaus reduziert sich der Kohlenstoffmonoxid-Anteil um 50 %, und Schwefelemissionen konnten überhaupt nicht registriert werden.

Insbesondere die Abwesenheit von Schwefel ermöglicht den Einsatz von modernen Katalysatoren zur Abgasreinigung zur weiteren Reduzierung der Stickstoff-Oxide. Dies ist auch notwendig, da die Stickoxid-Emissionen gegenüber Dieselöl um 13 % ansteigen. Krebserzeugende Substanzen wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe verringern sich um über 80 %. Diese Ergebnisse kamen nach Versuchen an Ratten zustande, die über einen längeren Zeitraum Biodiesel-Abgasen ausgesetzt worden waren. Dabei wurde weder eine erhöhte Sterblichkeit, eine verminderte Fruchtbarkeit oder sonstige klinische Auffälligkeiten festgestellt.

Das Kohlenstoff-Dioxidproblem ist bei Biodiesel gegenüber herkömmlichem Diesel-Kraftstoff etwas entschärft, denn die Verbrennung setzt nur jene Menge CO2 frei, die im Zuge ihres Anbaus gebunden wurde.