Bioethanol

Ethanol

Unter einer ganzen Reihe von Alkoholen handelt es sich bei Ethanol um denjenigen Alkohol, der als "Trinkalkohol" in Bier, Wein und Schnaps enthalten ist. Er wird auch als Weingeist, Bioalkohol oder Ethylalkohol bezeichnet. Seit Alters her wird er durch die alkoholische Gärung gewonnen. Technisches Ethanol wird vergällt (geschmacklich ungenießbar gemacht) und eingesetzt z.B. als Lösungsmittel, zur Konservierung anatomischer Präparate, Brennspiritus oder auch Treibstoff, z. B.:

Bioethanol

Während Pflanzenöl und Biodiesel Dieselmotoren antreiben, kann Bioethanol Ottokraftstoffe, also Superbenzin ersetzen. Ethanol entsteht bei der Vergärung von Kohlenhydraten, die in stärkehaltigen (Kartoffeln, Mais, Getreide) oder zuckerhaltigen Pflanzen (Zuckerrüben, Zuckerrohr) vorkommen. Unter Einsatz von Hefe und Enzymen wird dieser Zucker zu Ethanol und CO₂ umgewandelt. Für die Nutzung als Kraftstoff muss der Alkoholgehalt dann über eine mehrstufige Destillation und Entwässerung auf mindestens 99,7 Prozent erhöht werden.

Ethanol wird in Deutschland vor allem aus Getreide oder Zuckerrüben erzeugt. Sechs Groß- und einige kleinere Anlagen mit einer gesamten Produktionskapazität von über 1 Mio. Tonnen produzieren derzeit ca. 0,6 Mio. Tonnen Ethanol im Jahr. Die Branche setzte 2012 ca. 1,2 Mio. Tonnen Bioethanol ab, die nahezu vollständig in die Beimischung von Superkraftstoffen (Super E5, Super E10) gingen. Lediglich etwa 1 Prozent bzw. 17.000 Tonnen E85 wurden als Reinkraftstoff an deutschen Tankstellen verkauft.

Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether (ETBE) ist eine Verbindung aus biogenem Ethanol und aus Erdöl hergestelltem Isobuten. ETBE kann das fossile Antiklopfmittel Methyl-t-Butyl-Ether (MTBE) ersetzen und Ottokraftstoffen bis zu 15% beigemischt werden.

Flexible-Fuels-Vehicles (FFV) sind Fahrzeuge, die mit Kraftstoffmischungen mit einem Anteil von bis zu 85% Ethanol (E 85) betrieben werden können. Nur 1,4% des in Deuschland abgesetzten Ethanols (ca.8.500t) wurden in 2008 als Reinkraftstoff (E85) verbraucht. mehr: siehe unten

Steckbrief Ethanol-Kraftstoff
Rohstoffe	Getreide, Zuckerrüben, Mais
Jahresertrag je Hektar	2.800 l/ha¹⁾ [zuzüglich 2,2 t Futtermittel)
Kraftstoff-Äquivalent	1l Ethanol ersetzt ca. 0,66l Ottokraftstoff
Marktpreis (E100)	E100 Großhandelspreis 1,21 €/l (inkl. Energiesteuer von 65,45 ct/l, ohne MwSt)
THG-Emissionen	-	Technische Hinweise	E10= Ethanolanteil bis zu 10 Vol.-% (Freigabe beachten)

¹⁾ Für Ethanol aus Weizen ²⁾ Standardwerte für THG-Emissionen nach EU-RL 2009/28EG.

Rohstoffe

Ethanol wird durch Vergärung von in Pflanzen enthaltenen Zuckern gewonnen. Grundsätzlich eignen sich zucker-, stärke- und cellulosehaltige Pflanzen. Dabei kommen vor allem Weizen, Roggen und Zuckerrüben in Betracht.

In den USA und im europäischen Ausland wird Ethanol vor allem aus Mais hergestellt, Brasilien setzt auf die Vergärung von Zucker aus Zuckerrohr. Mit der Entwicklung geeigneter enzymatischer Verfahren können auch Holz, Energiepflanzen und Stroh vergoren werden. Diese neueren Ansätze gelten jedoch noch nicht als ausgereift.

Rohstoffe zur Herstellung von Bioethanol (Quelle: meo/FNR)
Rohstoffe	Biomasserertrag (FM) [t/ha]	Kraftstoffertrag [l/ha]	erforderliche Biomasse pro Liter Kraftstoff [kg/l]
Körnermais	9,0	3.740	2,4
Weizen	7,2	2.760	2,6
Roggen	4,9	2.030	2,4
Triticale	5,6	2.230	2,5
Zuckerrüben	58,0	6.250	9,3
Zuckerrohr	73,0	6.380	11,4
Stroh	3,0	990	3,0

Herstellung

Entwicklung Biokraftstoffe in Deutschland
(Quelle: BAFA, BMF, FNR (August 2013))

Als Ausgangsstoff dient der in den Pflanzen enthaltene Zucker, der durch Hefepilze und Enzyme zu Ethanol vergoren wird. Die Vergärung wird auch als Fermentation bezeichnet. Bei stärkehaltigen Pflanzen wird die Stärke, ebenfalls mit Hilfe von Enzymen, zunächst in Zucker umgewandelt.

Gleiches gilt für zellulosehaltige Pflanzen. Bei der Vergärung entsteht als Nebenprodukt in großer Menge die so genannte Schlempe, die als Futtermittel oder Substrat für Biogasanlagen dienen kann.

Für die Herstellung von Ethanol stehen in Deutschland Produktionskapazitäten von über 1 Mio. m³ bzw. 850.000 t bereit. Produziert wurden in 2008 etwa 460.000 t, dass sind 150.000 t mehr als 2006. Auch der Ethanolabsatz hat in 2008 deutlich zugelegt - mit 626.000 t lag er 166.000 t über Vorjahresniveau. Ein Teil des Absatzes wird durch Ethanolimporte, vor allem aus dem europäischen Raum, gesichert. Die Produktionskapazitäten für Bioethanol lagen 2006 in Deutschland bei 600.000 m³.

Kraftstoffeigenschaften und -qualität

Ethanol besitzt Eigenschaften, die die Qualität von Otto-Kraftstoffen verbessern. So weist der Alkohol eine höhere Oktanzahl auf als herkömmliche Otto-Kraftstoffe.

Die Oktanzahl kennzeichnet die Klopffestigkeit des Kraftstoffs; als "Klopfen" werden unkontrollierte Verpuffungen bezeichnet, die den Motor mechanisch und thermisch stark belasten. Eine hohe Oktanzahl steht für einen klopffesten Kraftstoff, der mit hohem Wirkungsgrad verbrannt wird und so das Leistungspotenzial des Motors bestmöglich ausreizt.

Auf der anderen Seite hat Ethanol einen um ein Drittel niedrigeren Energiegehalt als Ottokraftstoff, ein Liter Ethanol ersetzt also nur etwa 0,66 Liter Benzin. Ethanol als beigemischte Komponente erhöht außerdem den Dampfdruck des Kraftstoffs. Dem muss insbesondere im Sommer mit geeigneten Maßnahmen entgegengewirkt werden.

Flexible-Fuel-Vehicles (FFV)

Auch in Deutschland werden seit 2005 Serienfahrzeuge angeboten, die mit einem Ethanolanteil von bis zu 85 Prozent betrieben werden können. Diese so genannten Flexible-Fuel-Vehicles (FFV) werden in Europa vor allem von Ford und Saab angeboten.

In Schweden, den USA und Brasilien werden bereits seit einigen Jahren verstärkt Flexible-Fuel-Modelle verkauft, so dass in diesen Ländern bereits umfangreiche Erfahrungen mit der Beimischung von Ethanol zum Ottokraftstoff vorliegen. So wurde in Brasilien 1975 aufgrund der ersten Erdölkrise das nationale „Proalcool“-Programm gestartet, das eine stetige Steigerung der Ethanol-Produktion aus heimischen Rohstoffen, vor allem aus Zuckerrohr, vorsah. Das Ethanol wurde als Reinkraftstoff oder als Beimischung zum Benzin genutzt. Heute gibt es in Brasilien etwa 14 Millionen solcher ethanolfähigen Pkw. Zudem ist ein erheblicher und wachsender Anteil der verkauften Neuwagen mit Flexible-Fuel-Technologie ausgestattet.

Die Ottokraftstoff-Norm DIN EN 228 erlaubt die Beimischung von bis zu fünf Prozent Ethanol zum Kraftstoff. Wenn tatsächlich die nach der Norm möglichen fünf Volumenprozent sämtlicher Ottokraftstoffe in Deutschland durch Ethanol ersetzt würden, entspräche dies knapp 1,3 Millionen Tonnen pro Jahr.

Verbreitung

Im Jahr 2008 wurden in Deutschland 626.000 Tonnen Bioethanol als Kraftstoff verbraucht. Ethanol und vor allem Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether (ETBE), eine Verbindung aus Ethanol und Isobuthen, wurde dem Ottokraftstoff beigemischt. ETBE ersetzt den fossilen Methyl-Tertiär-Butyl-Ether (MTBE), der als Oktanzahl erhöhende Kraftstoffkomponente im Ottokraftstoff eingesetzt wird und neben gesundheitsschädigenden Wirkungen auch Probleme beim Eintrag in Böden und Gewässer verursacht. Auch durch ETBE wird in Ottokraftstoffen die Oktanzahl erhöht und so die Klopfneigung des Kraftstoffs herabgesetzt.

Neben der direkten Beimischung von Bioethanol zum Ottokraftstoff durch die Mineralölindustrie, wurden in 2008 etwa 8.500 Tonnen Ethanol als E85-Kraftstoff verbraucht. An über 250 Tankstellen in Deutschland können Autofahrer mittlerweile den Bioethanolkraftstoff E 85 tanken. Mit der neuen interaktiven Tankstellensuche unter www.bdbe.de/E85 finden FlexiFuel-Fahrer nun noch leichter E 85-Zapfsäulen in ihrer Nähe und in ganz Deutschland

Bioethanolabsatz in Deutschland
Bioethanolabsatz in t	2007	2008
Reinkraftstoff E85	6.100	8.500
Beimischung Ethanol	89.000	251.000
Beimischung Ethanolanteil in ETBE	366.000	367.000
Absatz gesamt	461.000	626.000

Quelle: FNR-Basisdaten Biokraftstoffe

Bioethanoltankstellen finden Sie unter

Quelle

www.bio-kraftstoffe.info - Abgerufen: 12.05.2010
http://mediathek.fnr.de/broschuren/bioenergie/bioenergie.html - Abgerufen: 10.10.2013

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