Chemische Analyse und Untersuchung von Biodiesel im Labor. Foto: Biopetrol
Flüssige Biobrennstoffe weisen flexible Einsatzmöglichkeiten auf und werden nicht für die Strom- und Wärmeerzeugung, sondern direkt als Kraftstoffe im Transportbereich genutzt. Sie substituieren konventionelle Benzine wie Diesel oder Benzin.
Die Herstellungsverfahren flüssiger Biobrennstoffe sind verschieden und nutzen unterschiedliche Biomasseprodukte. Am einfachsten lässt sich Bioöl herstellen, wofür mehr als 100 verschiedene Ölpflanzen in Frage kommen. Durch Pressung oder Extraktion wird Raps-, Soja- oder Palmöl erzeugt. Der Nachteil gegenüber den restlichen Biotreibstoffen ist, dass Pflanzenöl eine höhere Zündtemperatur aufweist (317°C) und eine zähere Flüssigkeit ist.
Die Nutzung von Biokraftstoffen ist in Bezug auf die Umweltbilanz sehr umstritten. Im Prinzip ist ihre die Nutzung kohlendioxidneutral, jedoch wird für die Aufbereitung wiederum je nach Herstellungsverfahren unterschiedlich viel Energie aufgewendet.
Die Herstellung von flüssigen Biotreibstoffen stellt eine direkte Konkurrenz zu der Nahrungsmittelproduktion dar. Deutschland würde bei einer Nutzung aller Ackerflächen zur Herstellung von Biodiesel letztendlich nur ein Drittel des gesamten Dieselverbrauchs im Jahr 2006 decken können. Der stetig wachsende Treibstoffbedarf kann mit der Herstellung von Biokraftstoffen nur in einem sehr geringem Maße gedeckt werden.
Weiterhin unterscheiden sich die Biotreibstoffe sehr stark in ihren Eigenschaften. Der Heizwert beschreibt die Menge an Energie, die in einem Kilogramm oder einem bestimmten Volumen vorhanden ist.
Im Jahr 1937 wurde das Verfahren zur Herstellung von Biodiesel durch den Belgier Chavanne patentiert. Aus chemischer Sicht handelt es sich bei Biodiesel um Fettsäure-Methylester (FAME). Der Ausgangsstoff ist zum größten Teil Raps, woraus in Ölmühlen der Rohstoff Rapsöl gewonnen wird. Während das Nebenprodukt Rapsschrot in der Futtermittelindustrie verwendet wird, wird das Rapsöl in einer Umesterungsanlage zu Rapsöl-Methylester aufbereitet.
Biodiesel kann direkt fossile Dieseltreibstoffe ersetzen. Bereits in zahlreichen Tankstellen kommt Biodiesel zum Einsatz. Die Automobilhersteller geben mittlerweile bekannt, in welchen Personenkraftwagen das Tanken mit Biodiesel freigegeben ist, ohne dass der Motor beschädigt wird. Des weiteren wird in Deutschland seit dem 01. Januar 2007 eine Beimischung von Biodiesel in konventionellem Diesel mit 5 Prozent angestrebt.
Die Erzeugung von Biomass-to-Liquid (BtL) Treibstoffen erfolgt durch eine synthetische Herstellung von Biotreibstoffen. Diese werden auch Treibstoffe der zweiten Generation genannt. Die Ausgangsstoffe sind verschieden, so dass sowohl das Potential als auch der Flächenertrag erhöht werden kann.
Das Verfahren zur Herstellung von Treibstoffen zweiter Generation ist sehr komplex. Im Jahr 1925 wurde das bekannteste Syntheseverfahren, die sogennante Fischer-Tropsch-Synthese entwickelt. Bei einer Temperatur über 200°C und einem Druck von 30bar wird mit Hilfe von Katalysatoren das erzeugte Synthesegas von der Vergasung fester Biomasse zu flüssigen Kohlenwasserstoffen aufbereitet. Aus den flüssigen Kohlenwasserstoffen können verschiedene Treibstoffprodukte getrennt und veredelt werden.
Die Erzeugung von BtL-Treibstoffen befindet sich noch im Anfangsstadium. Verschiedene Firmen wie Volkswagen und Daimler haben bereits erste Prototypanlagen errichtet.
Die Herstellung von Bioethanol erfolgt durch die Fermentation des Ausgangsstoffes wie z.B. Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Getreide. Die Vergärung dieser Ausgangsstoffe erfolgt mit Hefe und es entsteht ein Alkohol. Die erzeugte Maische hat einen Bioethanolanteil von rund 12 Prozent. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Destillation zu einem Rohalkohol mit einer Konzentration von bis über 90 Prozent. Da jedoch der Energieaufwand für die Aufbereitung von Bioethanol sehr groß ist, sollte die für den Prozess benötigte Energie nicht mit fossilen Brennstoffes erfolgen, da letztendlich sogar mehr Kohlendioxid freigesetzt werden kann.
Das Bioethanol wird auch wie Biodiesel als Treibstoff im Verkehrssektor verwendet. Ab dem März 2011wurde der Anteil von Ethanol in Benzin von 5% auf 10% angehoben und hat die Bezeichnung "Benzin E10" bekommen. Jedoch ist die Verträglichkeit nicht bei allen Motoren gegeben, so dass alte Personenkraftwagen auf den konventionellen Ottokraftstoff (Benzin) zurückgreifen müssen.
| Kraftstoff | Heizwert in kWh/l | Rohstoff | Ertrag in t/ha | Kraftstoffertrag in l/ha |
|---|---|---|---|---|
| Ottokraftstoff (Benzin) | 10,0 | Erdöl | - | - |
| Dieselkraftstoff | 9,0 | Erdöl | - | - |
| Rapsöl | 9,6 | Rapssaat | 3,4 | 1480 |
| Biodiesel | 9,1 | Rapssaat | 3,4 | 1550 |
| Bioethanol | 5,9 | Getreide | 6,6 | 2560 |
| Btl-Treibstoffe | 9,3 | Energiepflanzen | 20 | 4030 |
Folgende Fachrichtungen werden in der Branche benötigt:
Anlagenbau
Chemieingenieurwesen
Computervisualistik
Elektronik
Energietechnik
Fahrzeugtechnik
Fertigungstechnik
Fördertechnik
Geodäsie
Landmaschinentechnik
Landschafts- und Gartenarchitektur
Lebensmitteltechnologie
Maschinenbauinformatik
Motorentechnik
Schweißtechnik
Stadt- und Regionalplanung
Umwelttechnik
Werkstofftechnik und Materialwissenschaften
Wirtschaftsingenieurwesen
