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Biokraftstoffe

Fachbericht | Wörter: 1300 | Aufrufe: 5971 | Druckbare Version

Bild: aboutpixel.de Baum mit Wiese
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Unabhängig davon, was die Mineralölkonzerne verlauten lassen, sind die weltweiten Reserven an Erdöl durchaus begrenzt. So kommt das Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe in einer Studie aus dem Jahr 2004 zu dem Schluss: "Der "depletion mid-point", bei dem die Hälfte des vermuteten Erdöls gefördert ist, dürfte innerhalb der nächsten 10 bis 20 Jahre erreicht werden. So ist ein sukzessiver Rückgang der Förderung spätestens ab diesem Zeitpunkt vorprogrammiert." Da gleichzeitig der Rohöl-Bedarf aber immer rasanter ansteigt, könnte dieser Punkt auch schon früher erreicht werden. Aber nicht nur aus diesem Grund erscheint es höchste Zeit, sich nach Alternativen zu den fossilen Brennstoffen umzusehen, auch im Sinne des Klimaschutzes kann man nicht mehr am Erdöl als Brennstoff festhalten.

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Biokraftstoffe bilden hier einen interessanten Ansatzpunkt. Das wird langsam auch von der Politik erkannt. So schreibt die EU in ihrem „Aktionsplan Biomasse" fest, dass bis zum Jahr 2010 der Anteil von Biokraftstoffen am Energiemix um 5,75% steigen soll. Dadurch könnten über 200 Millionen Tonnen Treibhausgase im Jahr vermieden werden. Allerdings konnte der für 2005 angestrebte Wert von 1,4% nicht erreicht werden, sodass eine Umsetzung des Ziels für das Jahr 2010 auch nicht gesichert erscheint. Trotzdem zeigt sich die EU-Kommission überzeugt, dass die Bedeutung von Biokraftstoffen weiterhin deutlich zunehmen wird: „Der Anstieg des Ölpreises und ein wachsendes Interesse an neuen Märkten für landwirtschaftliche Produkte (...) haben zu einer breiten Anerkennung der Vorteile von Kraftstoffen auf europäischer Ebene geführt," heißt es in einem entsprechend Anhang des Aktionsplans.

Biodiesel, Bioethanol und Pflanzenöl sind die drei wichtigsten Biokraftstoffe, die langfristig eine wichtige Rolle im Energiemix spielen können. Sie bieten den Vorteil, dass sie den fossilen Treibstoffen in vieler Hinsicht recht ähnlich sind. Daher ist es möglich, herkömmliche Verbrennungsmotoren mit recht einfachen Mitteln und daher auch vergleichsweise kostengünstig auf diese neuen Treibstoffe umzurüsten. Darüber hinaus liegen sie in flüssiger Form vor, d.h. man muss sich über ihre Speicherung (herkömmliche Tanks reichen da vollkommen aus) keine Gedanken machen. Der Vertrieb von Biodiesel, Bioethanol und Pflanzenöl kann über das bereits existierende Tankstellennetz geschehen. Auch hier sind nur geringe Anpassungen erforderlich.

Biodiesel

Bild: aboutpixel.de Biodiesel
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Biodiesel ist der zurzeit am weitesten verbreitete Biokraftstoff. Er stellt auch so etwas wie den Klassiker unter den Kraftstoffen dar, ist er doch bereits seit Anfang der 1990er Jahre im Einsatz. Im Jahr 2005 wurden nach Angaben Union zur Förderung von Öl- und Proteinpflanzen (UFOP) mehr als 1,8 Millionen t dieses besonderen Treibstoffs hergestellt. Der Absatz erfolgte dabei - wie der Verband Deutscher Biodieselehrsteller feststellte, zu 45 Prozent an das Transportgewerbe (vor allem Busse und Lastwagen). Etwa 40 Prozent gingen an die Mineralölkonzerne für die Beimischung zum mineralischen Diesel. Die restlichen 15 Prozent wurden überwiegend an Tankstellen als Reinkraftstoff an Pkws und zu einem geringeren Teil an die Landwirtschaft abgegeben. Im Juni 2005 umfasste das Biodiesel-Tankstellennetz ungefähr 1900 Verkaufsstellen.

In Deutschland wird der Biodiesel vorwiegend aus natürlichem Pflanzenöl hergestellt. Hier spielt der Raps eine herausragende Rolle, aber auch andere Pflanzenöle sowie Altspeise- und Tierfette sind mögliche Rohstoffe. Chemisch gesehen handelt es sich bei Biodiesel um ein Pflanzenölmethylester (PME). Gebräuchlich ist hier aber auch der Begriff Rapsölmethylester (RME).Biodiesel hat also nichts mit Pflanzenöl, wie wir ihn in der Küche verwenden, zu tun, sondern wird lediglich daraus hergestellt.

Bei der Herstellung von Biodiesel wird der Raps zunächst getrocknet und dann in Ölmühlen zu Pflanzenöl gemahlen oder gepresst. Die übrig bleibenden festen Bestandteile enthalten noch immer einen recht hohen Fettanteil und eignen sich hervorragend als Tierfutter. Doch zurück zum Öl, denn nun kommt der entscheidende Schritt. Dem Pflanzenöl wird ca. 10% Methanol beigemischt. Dann kommt noch ein Katalysator (hier wird häufig Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid verwendet) hinzu und die Mischung wird langsam auf 60° erhitzt. Dabei kommt ein chemischer Vorgang, die so genannte Umesterung in Gang. Dabei wird das Pflanzenölmolekül, das aus Glycerin und 3 Fettsäureketten besteht, aufgespalten. Die Fettsäuren verbinden sich mit dem Methanol zu Biodiesel. Das zusätzlich entstehende Glycerin kann dann aufbereitet und beispielsweise in der Pharmaindustrie eingesetzt werden.

Wer nun Biodiesel tanken möchte, sollte sich auf jeden Fall vergewissern, ob sein Fahrzeug vom Herstellen für den Einsatz dieses Kraftstoffes freigegeben ist. Bei Fahrzeugen, die keine Freigabe haben, kann der Biodiesel dazu führen, dass Gummiteile, die mit ihm in Berührung kommen (wie Dichtungen etc.), aufquellen oder gar teilweise auflösen. So können dann beispielsweise an der Einspritzpumpe kostspielige Defekte auftreten. Eine Übersicht der für Biodiesel freigegeben Fahrzeuge erhalten Sie hier. Sollte Ihr Fahrzeug nicht unter den freigegebenen Modellen sein, können Sie es leicht umrüsten lasse, indem alle kritischen Gummiteile ausgetauscht werden.

1 Liter Biodiesel ersetzt übrigens ungefähr 0.9 Liter Dieselkraftstoff, kostet aber nur 0,75 bis 0,95 Euro (je nach Standort).

Pflanzenöl

Im Gegensatz zum Biodiesel kommt hier das Pflanzenöl (auch unter Pöl bekannt) in seiner Reinform, also unverändert als Kraftstoff zum Einsatz. Dabei können alle gängigen Öle wie Rapsöl, Sojaöl, Palmöl oder Olivenöl zum Einsatz kommen. Je nach Herstellungsverfahren (Kaltpressung oder Pressung bei höheren Temperaturen) werden noch unterschiedlich aufwendige Reinigungsverfahren nötig.

Die Viskosität von Pflanzenöl ist vor allem bei niedrigen Temperaturen bis zu zehn Mal höher als die von fossilem Diesel. Das führt bei herkömmlichen Motoren insbesondere im Winter und beim Kaltstart des Motors zu technischen Problemen. Zudem liegt der Flammpunkt mit rund 240° C deutlich höher als der von normalem Diesel. Um diesen besonderen Eigenschaften der Pflanzenöle gerecht zu werden, müssen die Motoren der Fahrzeuge speziell angepasst werden. Hierzu gibt es mehrere Verfahren. Grundsätzlich bedienen sich die meisten dieser Verfahren einer der folgenden Technologien: Entweder sorgt man für eine Vorwärmung des Kraftstoffs und des Einspritzsystems oder man baut ein 2-Tank-System in das Fahrzeug ein. Dann wird mit normalem Diesel gestartet und die Versorgung mit Pflanzenöl erst bei der richtigen Temperatur aktiviert. Die Umrüstung auf Pflanzenöl kann unter Umständen recht kostspielig werden und mehrere Tausend Euro verschlingen.

Wohl auch aus diesen Gründen ist Pflanzenöl momentan noch nicht besonders weit verbreitet. Entsprechend wenig ausgeprägt ist die Infrastruktur. Das Netz öffentlicher Pflanzenöltankstellen in Deutschland besteht aus weniger als 100 Stationen. Eine Aufstellung der derzeitigen Pflanzenöl-Tankstellen finden Sie hier. Da das Fahren mit Pflanzenöl einen häufigeren Ölwechsel erfordert und auch die Umrüstung nicht billig ist, rechnet sich der Einsatz - trotz eines Literpreises, der lediglich bei 0,55 bis 0,75 Cent liegt - erst bei hohen Kilometerleistungen. Von der Automobilindustrie gibt es zudem keine Signale, dass in näherer Zukunft mit der Serienanfertigung von Pflanzölmotoren begonnen werden soll.

Bioethanol

Bild: aboutpixel.de Biodiesel
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In Gegensatz zu Biodiesel und Pflanzenöl, die als alternative Kraftstoffe für Dieselmotoren in Betracht kommen, kann Bioethanol bei Fahrzeugen mit Ottomotor eingesetzt werden.
In reiner Form wird Bioethanol hierzulande gar nicht gefahren (das kommt fast ausschließlich in Brasilien vor), es wird also nur in mehr oder weniger hochprozentigen Mischungen verwendet, wobei man aber anmerken sollte, dass Bioethanol überhaupt noch nicht sonderlich weit verbreitet ist. Am gebräuchlichsten ist derzeit eine 5-prozentige Beimischung in den herkömmlichen Kraftstoff. Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether (ETBE) ist eine Verbindung aus biogenem Ethanol und aus Erdöl hergestelltem Isobuten. Diese Mischung kann dem Kraftstoff in einer Konzentration von bis zu 15 Prozent zugesetzt werden. Dann ersetzt das ETBE das gebräuchliche Antiklopfmittel. In einem Modellversuch will das Verbraucherministerium nun so genannte Flexible-Fuel-Vehicles (FFV), die Ethanolmischungen in verschiedenen Konzentrationen bis hin zu 85 Prozent verwenden können, testen. Diese Treibstoffe tragen das das Kürzel E85. In Ländern wi
e Brasilien, Schweden und USA ist man schon weiter als in Deutschland. Dort ist das entsprechende Versuchsstadium längst dem Alltagseinsatz gewichen.

Der Ausgangsstoff für Bioethanol sind die in Pflanzen enthaltenen Kohlenhydrate (Zucker), aus denen mit Hilfe von Enzymen und Hefepilzen Alkohol entsteht. Als Pflanzen kommen stärkehaltige Pflanzen wie Mais, Kartoffeln, Roggen und Weizen, zuckerhaltige Gewächse wie Zuckerrüben oder Zuckerrohr bzw. zellulosehaltige Pflanzen (Holz, Stroh) in Frage. Während zuckerhaltige Pflanzen direkt vergoren werden können, muss bei stärkehaltigen Pflanzen die Stärke mit Enzymen zunächst in Zucker umgewandelt werden. Auch die zellulosehaltigen Pflanzen erfordern diesen Arbeitsschritt. Der Gärprozess ist dann abgeschlossen, wenn entweder der Zucker verbraucht ist oder eine maximale Alkoholkonzentration erreicht wurde. Der entstehende Ethylalkohol wird durch Destillation abgetrennt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Alkohol eine Konzentration von gut 95 Prozent. Damit er aber als Treibstoff verwendet werden kann, wird ein weitaus reinerer Alkohol mit einer Konzentration von 99,7 bis 99,9 Prozent benötigt. Dieser Alkohol entsteht durch einen besonderen chemischen Prozess, die so genannte Absolutierung.

Bei diesem Herstellungsprozess fällt als Destillationsrückstand ein wichtiges Nebenprodukt an: die Schlempe. Sie findet hauptsächlich als eiweißhaltiges Futtermittel Verwendung, kann aber auch direkt als Substrat in Biogasanlagen eingesetzt werden, um daraus weitere Energie zu gewinnen.

Bioethanol besitzt einige Eigenschaften, die die Qualität von herkömmlichen Kraftstoffen für Ottomotoren verbessern. So verfügt er über eine höhere Oktanzahl und besitzt dadurch eine gute Klopffestigkeit. Auf der anderen Seite besitzt Ethanol einen deutlich geringeren Energiegehalt als Ottokraftstoffe. So entspricht ein Liter dieses Kraftstoffs lediglich 0,66 Liter Benzin oder Super. Beim CO2 bringt Ethanol Einsparungen in der Größenordnung von 30 Prozent.



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