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→‎Biomass-to-Liquid (BtL): Synthetische Kraftstoffe aus Biomasse

Natascha

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 ==Biomass-to-Liquid (BtL): Synthetische Kraftstoffe aus [[Biomasse]]==
-Synthetische Kraftstoffe aus [[Biomasse]] sind eine verhältnismäßig junge, am Markt noch nicht verfügbare Entdeckung. Doch schon heute verknüpfen sich mit BtL-Kraftstoffen, die auch als Synfuel oder Sunfuel® bezeichnet werden, große Erwartungen.
+'''BtL''' steht für das englische Biomass to liquid (zu dt. Biomasseverflüssigung). Unter BtL-Kraftstoffen sind somit synthetische Kraftstoffe aus Biomasse zu verstehen. Diese Kraftstoffe sind heute noch nicht am Markt verfügbar, so dass die Herausforderung darin besteht, die Kraftstoffherstellung, die aus Kohle und Erdgas bereits bekannt ist, auf den Rohstoff Biomasse anzupassen.
-Die [[FNR]] definiert Biomass-to-Liquid (BtL) wie folgt:<br />
+Es können verschiedene Biomassen als Rohstoff dienen. Die Palette erstreckt sich von ohnehin anfallenden Reststoffen wie Stroh und Restholz bis hin zu Energiepflanzen. Bei z.B. eigens zur Kraftstoffherstellung angebauten Pflanzen wird eine Ausbeute von etwa 4.000 l pro Hektar erwartet. Schätzungen gehen davon aus, dass sie das Potential besitzen 20-25 % des deutschen Kraftstoffbedarfs zu ersetzen, europaweit sogar noch wesentlich mehr. Mit diesem Leistungsvermögen können BtL-Kraftstoffe erheblich zur Substitution der endlichen fossilen Kraftstoffe beitragen.
-"'''Biomass-to-Liquid" bezeichnet eine Prozesskette, die [[Biomasse]] über die thermochemische Vergasung in Synthesegas (Gemisch aus CO und H<sub>2</sub>) und anschließende Synthese in flüssige Kohlenwasserstoffe umwandelt. Die so erzeugten biogenen Kohlenwasserstoffe können mit bekannten Prozessen der Erdölraffination zu marktfähigen Kraftstoffen wie Diesel nach EN 590 oder Benzin nach EN 228 aufgearbeitet werden.'''
-BtL-Kraftstoffe gehören wie GtL- (Gas-to-liquid) und CtL- (Coal-to-liquid) Kraftstoffe zu den synthetischen Kraftstoffen, deren Bestandteile genau auf die Anforderungen moderner Motorenkonzepte zugeschnitten, also maßgeschneidert werden.
+Vorteile werden, neben der breiten und effizienter genutzten Rohstoffpalette vor allem in der Kraftstoffqualität gesehen, die auch den erhöhten Anforderungen der Automobilindustrie gerecht wird.
-Für die Herstellung von BtL-Kraftstoffen können verschiedenste Biorohstoffe genutzt werden. Die Palette erstreckt sich von ohnehin anfallenden Reststoffen wie Stroh und Restholz auch auf Energiepflanzen, die eigens für die Kraftstofferzeugung angebaut und vollständig verwertet werden.
+Unter dem Oberbegriff „'''XtL'''-Kraftstoffe“ werden Verfahren zusammengefasst, die synthetische Kraftstoffe aus z.B. Kohle ('''CtL''': Coal to liquid), Gas ('''GtL''': Gas to liquid) oder Biomasse ('''BtL''': Biomass to liquid) erzeugen.
+''
+Definition BtL-Kraftstoff:''
-Schätzungen gehen davon aus, dass auf einem Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche umgerechnet etwa 4.000 Liter BtL-Kraftstoffe erzeugt werden können. Damit lassen sich in Zukunft etwa 20-25 % des gesamten Kraftstoffbedarfs in Deutschland ersetzen - für Europa werden die Potenziale noch wesentlich höher angesetzt. Damit können BtL-Kraftstoffe ganz erheblich zur Substitution von fossilen Kraftstoffen beitragen.
+''„Biomass to liquid“ bezeichnet eine Prozesskette, die Biomasse über die thermochemische Vergasung in Synthesegas und dessen anschließende Synthese in flüssige Kohlenwasserstoffe umwandelt. Die so erzeugten biogenen Kohlenwasserstoffe können mit bekannten Prozessen der Erdölraffination zu marktfähigen Kraftstoffen wie Diesel nach EN 590 oder Benzin nach EN 228 aufgearbeitet werden.''
-===Entwicklungsstand===
+===Rohstoffe===
-Zurzeit werden unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von BtL-Kraftstoffen im Forschungs- und Pilotmaßstab von verschiedenen Forschungseinrichtungen und Unternehmen entwickelt.
+Zur Herstellung von BtL-Kraftstoffen kann prinzipiell jede pflanzliche [[Biomasse]] eingesetzt werden. Besonders geeignet ist zellulosereiche, trockene Restbiomasse wie:
-Jetzt gilt es, Kenntnisse und Erfahrungen dieser Projekte, die von der [[Biomasse]]-Bereitstellung über die Prozessoptimierung einzelner Teilprozesse bis hin zur Herstellung von BtL-Kraftstoffen im Pilotmaßstab reichen, zu bündeln. Hier werden im Rahmen der Aktivitäten der  BtL-Informationsplattform konkretere Aussagen zur Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz erwartet.
+* [[Stroh]]: In Deutschland sind nach Schätzungen der TLL 11,3 Mio. Tonnnen Sto (ca. 170 PJ) Strohenergie auch unter Berücksichtigung der Humusbilanz verfügbar. Über enzymatische Verfahren kann Stroh zur Produktion von Bioethanol genutzt werden.
+* Restholz
+* Energiepflanzen (KUP, Miscanthus…)
+* Landschaftspflegeholz
+* Bioabfälle
+Während für herkömmliche Biokraftstoffe oftmals nur Teile der Pflanze - meist die Saat - als Rohstoff dient, kann bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen die gesamte Pflanze genutzt werden
+=== Herstellung von Pflanzenöl als Kraftstoff===
+Es werden zurzeit unterschiedliche Verfahren zur Produktion von BtL-Kraftstoffen im Forschungs- und Pilotmaßstab in verschiedenen Unternehmen und Forschungseinrichtungen entwickelt. Daher ist auch die Herstellung im Detail unterschiedlich.
+Prinzipiell sind aber folgende Prozessschritte zur Herstellung von BtL-Kraftstoffen notwendig.
+Vergasung
+Um aus Biomasse einen flüssigen Kraftstoff zu erzeugen, müssen die Rohstoffe zunächst in ein Synthesegas umgewandelt werden. Dies geschieht in einem Reaktor. Dort wird die feste [[Biomasse]] durch Wärme, Druck und ein Vergasungsmittel (z.B. Sauerstoff) in einen gasförmigen Zustand überführt. Der Prozess wird auch als thermochemische Vergasung bezeichnet.
+Das Synthesegas besteht aus Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) und [[Kohlendioxid]] (CO<sub>/2<sub>), Schwefel- und Stickstoffverbindungen sowie weiteren Komponenten.
+'''Gasreinigung'''
+Um das Synthesegas nutzen zu können, müssen verschiedene Schadkomponenten (z.B. Schwefel- und Stickstoffverbindungen) entfernt werden, denn diese können die Katalysatoren  im anschließenden Syntheseverfahren beschädigen. Außerdem wird der Wasserstoffanteil im Gas durch CO-Shift  erhöht und Kohlendioxid abgetrennt.
+'''Synthese'''
+Im Syntheseschritt wird das Gasgemisch zu flüssigen Kohlenwasserstoffen verarbeitet. Dies geschieht in der Regel durch die Fischer-Tropsch (FT)-Synthese  oder durch das Methanol-to-Gasoline®-Verfahren  (MtG).
+Aufbereitung
+In der Aufbereitung findet eine Selektion in Schwer-, Mittel- und Leichtfraktionen statt. Diese werden dann gezielt veredelt und an die gewünschten Kraftstoffeigenschaften angepasst.
+'''BtL-Prozess (bioliq-Verfahren)'''
+„Biomass to liquid“ bezeichnet eine Prozesskette, die Biomasse über die thermochemische Vergasung in Synthesegas und dessen anschließende Synthese in flüssige Kohlenwasserstoffe umwandelt. Die so erzeugten biogenen Kohlenwasserstoffe können mit bekannten Prozessen der Erdölraffination zu marktfähigen Kraftstoffen wie Diesel oder Benzin aufgearbeitet werden.
+Im bioliq-Verfahren wird diese Herstellungskette derzeit erforscht und im Pilotmaßstab umgesetzt. Neben den verfahrenstechnischen Stufen steht vor allem die Kombination aus regionaler Vorbehandlung der Biomasse und der Weiterverarbeitung in zentralen Großanlagen im Fokus der Untersuchungen.
+===Kraftstoffeigenschaften und Qualität===
+BtL-Kraftstoffe werden synthetisch hergestellt. Ihre Eigenschaften lassen sich gezielt beeinflussen und auf spezielle Anwendungen und Brennverfahren optimieren. Deshalb spricht man auch von Designerkraftstoffen. Auf Weiterentwicklungen im Motorenbereich kann mit spezieller Anpassung der Kraftstoffe reagiert werden.
+Allen BtL-Kraftstoffen sind ein hoher Cetangehalt, Schwefel- und Aromatenfreiheit und deutlich reduzierte Schadstoffemissionen (z.B. Stickoxide NOx und Partikel) gemein .
+'''Faustzahlen:'''
+* 1 l BtL-Kraftstoff ersetzt ca. 0.94 l Diesel.
+* Jahresertrag: ca. 4.000 l/ha (auf Basis von Energiepflanzen)
+* CO<sub>/2<sub>-Minderung gegenüber fossilem Diesel: >90 % (THG-Standardwerte EU Richtlinie 2009/28/EG)
-Belastbare Studien zu ökologischen und ökonomischen Betrachtungen werden zurzeit erarbeitet, liegen bislang aber noch nicht vor.
-===Kraftstoffeigenschaften===
 {{{TabH1/2}}Steckbrief BtL-Kraftstoff
 |-
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 |}
 ''Quelle: [[FNR]]/ Biokraftstoffe – eine vergleichende Analyse (2009) meo''
+===Umwelt===
+'''Nachhaltigkeit'''
+Derzeit wird die Mobilität unserer Gesellschaft vor allem über fossiles Erdöl sichergestellt. BtL-Kraftstoffe müssen sich bezüglich ihrer Nachhaltigkeit insbesondere mit diesem fossilen Energieträger messen. Erdölvorkommen sind jedoch begrenzt. Die Experten sind sich auch einig, dass bei weltweit steigender Nachfrage billiges Erdöl knapper wird.
+BtL-Kraftstoffe sind nachhaltig, denn:
+* sie können aus einer breiten Rohstoffpalette hergestellt werden,
+* sie stellen keine oder nur eine bedingte Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion dar,
+* es treten insbesondere bei der Nutzung von Reststoffen keine oder nur geringe Probleme mit Landnutzungsänderungen und indirekten Landnutzungsänderungen (ILUC) auf,
+* bei Nutzung von direkt zur BtL-Produktion angebauter Biomasse z.B. in Kurzumtriebsplantagen (KUP) gibt es eine hohe Flächeneffizienz (4.000 l/ha)
+* ihre THG-Emissionen übertreffen die aktuellen THG-Einsparungen von 35% bereits so deutlich, dass auch zukünftige verschärfte Anforderungen (50% ab 2017, 60% ab 2018) erfüllt werden.
+Der Begriff Nachhaltigkeit ist ganzheitlich und beinhaltet neben ökologischen, auch ökonomische und soziale Aspekte. Nachhaltigkeit im Bereich der Biomasse bedeutet, dass das „System Nachwachsende Rohstoffe“ die Möglichkeit zur natürlichen Regeneration haben muss, so dass auch künftige Generationen es in gleicher Weise nutzen können wie die heutige.
+Andererseits kann ein unsachgemäßer Biomasseanbau auch selbst zum Nachhaltigkeitsproblem werden. Lösungsansätze wurden im Rahmen der Nachhaltigkeitsverordnung für Biokraftstoffe (BioKraft-NachV) erarbeitet.
+'''Treibhausgasemissionen (THG)'''
+Bei der Verbrennung von BtL-Kraftstoffen wird die Menge CO<sub>/2<sub> frei, welche die pflanzlichen Rohstoffe zuvor im Wachstum aus der Atmosphäre gebunden haben. Obwohl auch für die Herstellung und den Transport des BtL-Kraftstoffs Energie aufgewendet wird, werden große Mengen CO<sub>/2<sub> eingespart. BtL-Kraftstoffe können somit einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
+BtL-Kraftstoffe sind daher im Energiesteuergesetz ([[EnergieStG]]) als förderungswürdige Kraftstoffe eingestuft und bis 2015 von der Energiesteuer befreit.
+Durch die Umstellung der Biokraftstoffquote auf eine Treibhausgas-(THG-) Quote ab 2015 können BtL-Kraftstoffe durch ihr THG-Minderungspotenzial besonders profitieren. Bei Herstellung aus Reststoffen ist sogar eine doppelte Anrechnung auf die THG-Quote möglich.
 ===Quelle===