Wie sieht die CO2-Bilanz von Bioethanol aus?

Wie sieht die CO2-Bilanz von Bioethanol aus?

Umweltbewusstes Handeln ist nicht mehr nur ein Randthema. In dem Maße, in dem die Folgen des anthropogenen Klimawandels immer deutlicher werden, wächst der kollektive Wunsch, unseren Planeten und unsere Umwelt zu schützen. Um den Klimawandel zu bekämpfen, müssen die Menschen ihr Verhalten sowohl individuell als auch gesellschaftlich ändern, aber auch grüne Technologien spielen eine Rolle. Jede Innovation, die es uns ermöglicht, schädliche Emissionen zu verringern und weniger Abfall zu produzieren, kann für den Kampf gegen den Klimawandel von Bedeutung sein.

Eine der Hauptquellen der globalen Umweltverschmutzung sind die Emissionen von Kraftfahrzeugen. Für viele Menschen ist die Nutzung eines eigenen Autos eine Notwendigkeit. Ohne Auto könnten sie nicht zur Arbeit gehen, ihre Kinder nicht zur Schule bringen und nicht viel weiter als bis zur eigenen Haustür fahren. Aber wenn man sich kein Elektroauto leisten kann und das Glück hat, an einem Ort mit einer guten Infrastruktur zu leben, trägt das Autofahren zu dem endlosen Strom von Umweltverschmutzung und Treibhausgasemissionen bei, für die wir alle verantwortlich sind.

Bioethanol entwickelt sich zu einem vielversprechenden alternativen Kraftstoff, der es uns eines Tages ermöglichen könnte, so viel zu fahren, wie wir wollen, ohne uns Gedanken darüber zu machen, was aus unseren Abgasen kommt. Wer eine kohlenstoffneutrale Zukunft anstrebt, sollte sich mit Bioethanol befassen.

Wie wird Bioethanol-Kraftstoff hergestellt?

Bioethanol bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Kraftstoffen, aber sein Hauptargument ist seine Umweltfreundlichkeit. Bei der Herstellung von Bioethanol werden nachwachsende Rohstoffe verwendet, nämlich Pflanzen wie Getreide, Mais und Getreide. Im Prinzip kann es aus jeder Pflanze gewonnen werden, die Zucker und Stärke enthält. Wir verwenden den Begriff "Biomasse" als Sammelbegriff für erneuerbare organische Materialien aus Pflanzen und Tieren. Biomasse umfasst lebende Organismen, von lebenden Organismen stammende Materialien und Materialien von kürzlich verstorbenen Organismen.

Das genaue Verfahren zur Herstellung von Bioethanol-Kraftstoff hängt von der Zusammensetzung der verwendeten Biomasse ab. Die meisten Forschungsarbeiten konzentrieren sich derzeit auf lignozellulosehaltiges Material, darunter Weide, Eukalyptus, Stroh, Zuckerrohr, landwirtschaftliche Rückstände und andere holzige und grasartige Materialien, die oft als Abfall betrachtet werden. Für die Herstellung von 1 Tonne Bioethanol werden 2 bis 4 Tonnen lignozellulosehaltige Biomasse benötigt. Die Forscher bevorzugen lignozellulosehaltige Biomasse, weil sie in größerer Menge als Nahrungsmittelpflanzen vorkommt und billiger zu produzieren ist, zumal sie ohnehin als Abfall gilt. Außerdem hat sie eine höhere Netto-Energiebilanz als andere Formen von Biomasse, was sie ökologisch attraktiver macht. Lignozellulose-Biomasse kann die Treibhausgasemissionen um bis zu 90 % reduzieren, was wesentlich besser ist als Biokraftstoffe der ersten Generation.

Der Nachteil der Verwendung von lignozellulosehaltiger Biomasse für die Bioethanolproduktion besteht darin, dass sie eine Reihe von Kohlenhydratpolymeren, einschließlich Zellulose, enthält. Cellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände und besteht aus Glukosemolekülen. Wenn Zellulose in einem als Hydrolyse bezeichneten Prozess abgebaut wird, wird Glukose freigesetzt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zellulose in lignozellulosehaltiger Biomasse zu hydrolysieren, um fermentierbare Zucker zu erzeugen. Zu den gängigsten Methoden gehören die Behandlung der Biomasse mit Säure oder spezifischen Enzymen und die Erhitzung.

Bei nicht lignozellulosehaltiger Biomasse, wie z. B. Getreide, wird die Biomasse zunächst gemahlen, um die Stärke freizusetzen. Das entstandene Material wird mit einer bestimmten Menge Wasser gemischt, um das Verhältnis von Zucker und Hefe in der entstehenden Maische zu steuern. Durch Erhitzen der Mischung werden wasserlösliche Stärken aufgelöst, während die Stärke gleichzeitig durch Säure oder enzymatische Hydrolyse in Zucker umgewandelt wird. Die resultierende Mischung wird auf einen pH-Wert zwischen 4,8 und 5,0 angehoben, der leicht sauer ist. Dies ist notwendig, damit die Hefe, die den Zucker gärt, wachsen kann. Durch den Gärungsprozess entstehen Ethanol und CO2. Durch die anschließende Destillation und Dehydratisierung erhöht sich die Konzentration des Ethanols in der Lösung.

Um als Kraftstoff verwendet werden zu können, muss Ethanol sehr rein sein, d. h. so nahe wie möglich an 100 %. Industriell hergestelltes Ethanol hat einen relativ hohen Wassergehalt, der seine Reinheit mindert. Für die Dehydratisierung von Ethanol gibt es verschiedene Verfahren, die derzeit von Forschern auf Effizienzsteigerungen hin untersucht werden.

Was sind die ökologischen Vorteile von Bioethanol?

Bioethanol stammt nicht nur aus erneuerbaren Quellen, sondern reduziert auch die Treibhausgasemissionen während der Produktion und bei der Verbrennung des fertigen Kraftstoffs im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen erheblich. Durch die Zugabe von Ethanol zu Benzin wird die Oktanzahl erhöht, was bedeutet, dass es eher brennt als verbrennt, und es ermöglicht uns, unsere immer knapper werdenden Ölreserven zu schonen. Die Verlängerung der Lebensdauer der Ölreserven verbessert unsere Brennstoffsicherheit und verringert unsere Abhängigkeit von den Öl produzierenden Ländern.

Wenn Sie sich fragen, ob Bioethanol Kohlenmonoxid oder andere schädliche Stoffe produziert, lautet die Antwort: Nein. Bei der Verbrennung von Bioethanol entstehen nur sehr wenige Emissionen; es ist deutlich sauberer als herkömmliche Kraftstoffe. Das Schlimmste, was er abgibt, ist eine vernachlässigbare Menge an Kohlendioxid, viel zu wenig, um negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt zu haben.

Sie haben vielleicht schon widersprüchliche Aussagen über den Kohlenstoff-Fußabdruck von Bioethanol gehört. Ist Bioethanol nun kohlenstoffneutral oder nicht? Die Antwort lautet: Ja, sie ist kohlenstoffneutral. Aber man muss sich fragen, warum Bioethanol kohlenstoffneutral ist. Die Antwort ist eigentlich ganz einfach: Die Menge an Kohlendioxid, die bei der Herstellung von Bioethanol freigesetzt wird, entspricht der Menge an Kohlendioxid, die von den Pflanzen, die den Kraftstoff produzieren, während der Photosynthese aufgenommen wird.

Die Umstellung von Kraftstoffen auf Erdölbasis auf Bioethanol wird dazu beitragen, die Ozonschicht über der Erde zu heilen, ein langfristiges Ziel der Umweltbewegung. Wenn Ethanol verbrennt, reagieren die dabei entstehenden Produkte weniger mit Sonnenlicht als Emissionen aus herkömmlichen Kraftstoffquellen. Selbst bei der großtechnischen Verbrennung von Ethanol ist es unwahrscheinlich, dass die Ozonschicht abgebaut wird.

Selbst wenn wir in naher Zukunft weiterhin konventionellen Kraftstoff für unsere Fahrzeuge verwenden, können wir mit Bioethanol die Treibhausgasemissionen reduzieren. Die Beimischung von Bioethanol zu Benzin bietet eine Reihe wertvoller Vorteile. Erstens wird die Oktanzahl des Kraftstoffs erhöht, was in der Regel schwierig und teuer zu bewerkstelligen ist. Durch die Anreicherung von minderwertigem Kraftstoff mit Ethanol können wir schädliche Emissionen reduzieren und die Leistung verbessern. Die Beimischung von Bioethanol zum Kraftstoff bedeutet auch, dass wir unsere Versorgung weiter verbessern und unsere Abhängigkeit von den Erdöl produzierenden Ländern verringern können.

Generell würde eine breite Verwendung von Bioethanol zu einer Verbesserung der Luftqualität und zu einer Verringerung der Prävalenz von krebserregenden Partikeln führen. Durch die laufenden Forschungs- und Entwicklungsprojekte werden die Umweltvorteile von Bioethanol ständig verbessert, was es noch attraktiver macht. Die neuesten Konzepte von Bioethanolanlagen gewährleisten beispielsweise, dass das gesamte abgeleitete Wasser umweltneutral ist. Einige Anlagen recyceln die Abwässer aus der Bioethanolproduktion, so dass sie wiederverwendet werden können.

Wozu wird Bioethanol-Kraftstoff verwendet?

Ethanol ist ein vielseitiger Kraftstoff, der sein Potenzial bereits in mehreren wichtigen Bereichen unter Beweis gestellt hat. Die prominenteste Anwendung von Bioethanol ist heute die Verwendung als Kraftstoff im Verkehr. Viele in der Automobilindustrie gehen davon aus, dass Bioethanol irgendwann Benzin als Hauptkraftstoff für Privatfahrzeuge ablösen wird. Einer der Vorteile von Bioethanol ist jedoch, dass es Benzin nicht vollständig ersetzen muss, um einen Unterschied zu machen. Ethanol wird häufig verwendet, um die Leistung von minderwertigem Kraftstoff zu verbessern, und auf dem Markt gibt es mehrere Kraftstoffmischungen, die Bioethanol mit Diesel oder Benzin kombinieren.

Wie jeder Kraftstoff kann auch Bioethanol verbrannt werden, um Energie zu gewinnen und Strom zu erzeugen. Die Forschung über die potenzielle Rolle von Bioethanol bei der Stromerzeugung ist noch nicht abgeschlossen. Im Vergleich zu Kohle und Öl hat Ethanol eine viel geringere Wärmeleistung, was bedeutet, dass viel größere Mengen benötigt werden, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen. Wir können es uns jedoch leisten, viel mehr Ethanol zu verbrennen, ohne die Umwelt zu schädigen und giftige Emissionen freizusetzen.

Auch Bioethanol-Kamine werden immer beliebter. Sie erzeugen weder Rauch noch andere schädliche Nebenprodukte, sehen gut aus und benötigen weder einen Schornstein noch einen Anschluss an eine Gasleitung.

Wie schneidet Bioethanol im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen ab?

Im Vergleich zu Benzin hat Bioethanol einen wesentlich geringeren Energiegehalt. Wenn Sie zwei identische Fahrzeuge haben, von denen eines mit Benzin und das andere mit Bioethanol betrieben wird, kann das mit Benzin betriebene Fahrzeug seine Fahrt fortsetzen. Bioethanol verursacht jedoch nicht die gleichen schädlichen Emissionen wie Benzin. Da die Produktionskosten für Bioethanol weiter sinken und die Produktionsmethoden effizienter werden, könnte ein Punkt erreicht werden, an dem es sich lohnt, die Fahrzeuge häufiger zu betanken.

Bioethanol hat eine höhere Oktanzahl als Benzin und kann sogar dem Benzin zugesetzt werden, um die Oktanzahl zu erhöhen. Eine höhere Oktanzahl bedeutet, dass Bioethanol in einem Motor eher verbrennt als sich zu entzünden, und dass es bessere Anti-Brand-Eigenschaften hat.

Ethanol ist weniger flüchtig als Benzin, gemessen am Reid-Dampfdruck. Der geringere Druck von Bioethanol bedeutet, dass es langsam verdampft, wodurch die Konzentration der Verdunstungsemissionen niedrig gehalten und die Gefahr einer Explosion des Kraftstoffs weiter verringert wird. Der niedrige Dampfdruck kann jedoch auch ein Nachteil für Ethanol sein. Die Kombination aus niedrigem Druck und einem einzigen Siedepunkt bedeutet, dass mit reinem Ethanol betriebene Motoren bei Temperaturen unter 20 Grad Celsius nicht ohne Hilfe starten können. Wenn Bioethanol jemals ernsthaft als Hauptkraftstoff für Autos in Betracht gezogen wird, müssen die Motoren dieses Problem ausgleichen.

Bioethanol und ähnliche Biokraftstoffe können eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen. Bioethanol hat nicht nur ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, sondern die Herstellung von Bioethanol ist auch kohlenstoffneutral. Behalten Sie diesen Bereich im Auge, denn er könnte der Kraftstoff der Zukunft sein.