Bioethanol

Ethanol kann als Treibstoff für Ottomotoren, Brennstoffzellen und Turbinen eingesetzt werden, die Kraftfahrzeuge oder Flugzeuge antreiben. Dabei wird reines Ethanol (sog. E100) und Mischungen aus Ethanol mit Benzin oder anderen Alkoholen (z.B. Methanol) verwendet.

Ethanol wir dabei in unterschiedlichen Anteilen mit Benzin gemischt, um sowohl den Benzinbedarf als auch die Umweltbelastung zu reduzieren. Das Benzin-Alkohol-Gemisch wird in den USA als Gasohol und in Brasilien als Gasolina Tipo C bezeichnet. USA sind die Mischungen E10 und E85, die jeweils zehn bzw. 85 % Ethanol enthalten verbreitet. In Brasilien sind die häufigsten Mischungen das Gasolina Tipo C und seine hohen Oktan-Varianten, die zwischen 21 % und 23 % Ethanol beinhalten.

Ethanol wird zunehmend auch als Oxidationszusatz für Standardbenzin als Ersatz für Methyl-tert-butylether verwendet, welches für Verunreinigung von Grundwasser und Böden verantwortlich ist.

Ethanol, das aus Feldfrüchten (Bio-Ethanol) gewonnen wird, ist ein nachwachsender Energieträger, der gegenüber fossilen Energieträgern CO₂-neutral ist und langfristig wirtschaftliche Vorteile bieten könnte. Es kann ohne weiteres aus Zucker der aus Feldfrüchten wie Mais, Chinaschilf, Zuckerrohr und Zuckerrüben gewonnen werden. Trotz einer positiven Energiebilanz wird diskutiert, wie umweltfreundlich die Herstellung von Ethanol angesichts des enormen Bedarfs an Anbauflächen tatsächlich ist.

Im Zusammenhang mit dem Kyoto-Protokoll wird heute häufig über die Herstellung und den Einsatz biogener Treibstoffe (also Treibstoffe biologischen oder organischen Ursprungs) debattiert. Sie reduzieren die anthropogenen Treibhausgase, da die energetische Nutzung von Bioethanol oder Ethern (wie ETBE) CO₂-neutral abläuft. Das emittierte Kohlenstoffdioxid wird durch Photosynthese der Pflanzen wieder in Biomasse gebunden.

Quellen

Bio-Ethanol entsteht durch die Umwandlung von Feedstock. Landwirtschaftliche Feedstocks wie Switchgrass sind erneuerbar, weil sie durch die Sonne mittels der Photosynthese Energie erhalten. Ethanol als Ersatz für Benzin wird häufig dadurch erzeugt, dass eine Feldfrucht wie Switchgrass geerntet und anschließend für weniger Geld als es kostet, abgefertigt wird, um Öl zu pumpen und es in Benzin zu raffinieren.

Von dem Ethanol, das in der ganzen Welt hergestellt wird, ist viel tatsächlich ein Produkt aus Erdöl. Es wird durch die katalytische Hydration von Ethen mit Schwefelsäure als Katalysator hergestellt. Dieser Prozess ist billiger als die traditionelle Gärung mit Alkoholen. Es kann auch über Ethen oder Ethin, Kalziumcarbid, Kohle, Gasöl und anderen Quellen gewonnen werden. Es werden jährlich zwei Millionen Tonnen Ethanol hergestellt, die aus Erdöl gewonnen werden. Die Hauptlieferanten kommen aus Südafrika und Saudi-Arabien, aber es gibt auch riesige Pflanzungen in Europa, Japan und den USA. Ethanol, das aus Erdöl gewonnen wird, und das auch als synthetisches Ethanol bezeichnet wird, ist ein weit verbreitetes industrielles Lösungsmittel und hat eine beachtliche Vielfalt von anderen Anwendungen, einschließlich des Gebrauchs als Treibstoffzusatz.

Vier Länder haben beachtliche Programme für Bioethanol-Treibstoff entwickelt: Brasilien, Kolumbien, China und die USA. Ethanol kann aus einer Menge von Feedstocks wie Zuckerrohr, Chinaschilf, Sorghum, Switchgrass, Zuckerrüben, Gerste, Hanf, Kenaf, süßen Kartoffeln, Maniok, Sonnenblumen, Früchten, Melasse, Molke, Milch, Korn, Weizen, Holz, Papier, Stroh, Baumwolle, anderer Biomasse oder auch aus verschiedenen Typen von Zellulose-Verbindungen hergestellt werden. Ein Ergebnis des zunehmenden Gebrauchs von Ethanol ist die immer weiter zunehmende Nachfrage für Feedstock wie Korn, Zuckerrohr oder Switchgrass. Umfangreiche Herstellung von landwirtschaftlichem Alkohol für Treibstoff, könnten beachtliche Beträge von anbaubarem Land mit fruchtbaren Böden und Wasser benötigen. Dies könnte zu Umweltschäden wie Abholzung führen. Die Energie des Ethanols (CH₃CH₂OH) von den Feedstocks, die auf Kohlenstoff basieren, die ihre Energie von Wasser, Sonnenlicht und Photosynthese erhalten.

Herstellung

Ethanol kann auf verschiedene Arten hergestellt werden, indem eine Vielfalt von Feedstocks verwendet wird. Brasilien benutzt Zuckerrohr als primären Feedstock, aber auch jede Menge anderer Feedstocks sind möglich.

Feldfrüchte mit höheren Energiebeträgen wie Switchgrass und Zuckerrohr sind bei der Produktion von Ethanol effektiver als Korn. Ethanol kann auch aus süßem Sorghum hergestellt werden, einer auf dem Festland wachsenden Feldfrucht, die viel weniger Wasser verbraucht als Zuckerrohr und Lebensmittel, Treibstoff und Futter produziert.

Elementare Schritte für eine trockene Mühlenproduktion von Ethanol sind: Raffination in Stärke, Umwandlung in Flüssigkeiten, Hydrolyse von Stärke zu Traubenzucker, Fermentation, Destillation, Dehydrierung und wahlweise Denaturierung. Mit Kohlenstoffdioxid wird während der Fermentation allerdings ein potentiell sehr gefährliches Treibhausgas ausgestoßen.

Ethanol, das durch Fermentation hergestellt wird, ergibt sich in einer Ethanollösung in Wasser. Während der alkoholischen Gärung zersetzt sich Glukose zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid. Die Gleichung lautet:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂

Sobald Ethanol als Treibstoff verwendet werden soll, muss das Wasser entfernt werden. Die älteste Methode ist Destillation, aber die Reinheit ist auf 95 bis 96% begrenzt. Eine Mischung aus 96% Ethanol und vier Prozent Wasser kann als Treibstoff verwendet werden und wird auch als hydratierter Ethyl-Alkohol-Treibstoff (auf portugiesisch álcool etílico hidratado combustível, kurz AEHC) bezeichnet. Im Jahre 2002 wurden in Brasilien fast fünf Milliarden Liter (1,3 Milliarden Gallonen) von hydriertem Ethylalkohol-Treibstoff, in Fahrzeugen verwendet.

Es ist nicht möglich, durch Destillation eine Reinheit von mehr als 96% zu erhalten. Um es mit Benzin zu vermischen, werden jeweils abhängig von der Temperatur, Reinheiten zwischen 99,5 und 99,9% benötigt, um eine Zersetzung zu vermeiden. Die zur Zeit am häufigsten verwendete Reinigungsmethode ist ein physikalischer Adsorptionsprozess, bei dem ein Molekularsieb verwendet wird.

Als Bauern in der Vergangenheit ihr eigenes Ethanol destillierten, benutzten sie manchmal Heizkörper als Teil der Brennblase. Die Heizkörper enthielten oft Blei, das in das Ethanol gelangte. Bei der Verbrennung als Treibstoff wurde dabei Blei in der Luft freigesetzt, was möglicherweise zu Nervenschäden führte. Dies war jedoch relativ kleine Mengen von Blei, seit der Zeit als Tetraethylblei für gewöhnlich als Benzinzusatz verwendet wurde. Heute wird Ethanol für Treibstoff fast ausschließlich aus Spezialpflanzen hergestellt, wobei jegliches Vorhandensein von Blei vermieden wird.

Biotechnologie kann mithelfen, die anstrengende Produktionen von Bioethanol zu verbessern. Dabei werden nach dem Anbau der Biomasse noch drei Schritte unterschieden, die Vorbehandlung der Biomasse, die Hydrolyse und die Fermentation. Probleme die z.B. im DOE Genomics TL Programm (Department of Energy USA) behandelt werden sind:

Vorbehandlung
- Nutzung und Optimierung biologischer Katalysatoren
- Reduzierung der thermochemischen Behandlung bzw. von Abfalll
- Erhöhung der Ausbeute an Einfach-Zucker
Hydrolyse
- die Aktivität der Enzyme bei der Hydrolyse zu verbesseren
- die thermische Toleranz der Enzyme zu vergröseren
- die Wirkung von Inhibitoren zu verringeren
Fermentierung zu Ethanol
- Vermeidung der fest-flüssig Separation
- Ko-fermentierung von 5C- und 6C-Zuckern aus Biomasse
- Erhöhung der Toleranz des Prozesses und Resistenz gegen Inhibitoren
- Rückführung der Mineralien in den Boden

Quelle: Biofuels Joint Roadmap, June 2006 Office of Science and Office of Energy Efficiency and Renewable Energy US Department of Energy Page 26-27

Mischungen von Ethanol-Kraftstoff

Je höher der Ethanolbestandteil einer Gasoholmischung, umso weniger ist er für benzinbetriebene Automotoren geeignet. Reines Ethanol reagiert mit oder löst Gummi- und andere Kunststoffe, und darf nicht in unveränderten Fahrzeugen verwendet werden. Zusätzlich hat reines Ethanol eine viel höhere Oktanzahl als übliches Benzin, was es erforderlich mach den Zündzeitpunkt sowie das Gemischverhältniss zu verändern, um maximalen Nutzen zu erreichen. Um ein reines Benzin Auto in ein reines Ethanol Auto zu ändern, sind größere Vergaser-Strahlen (ungefähr 30-40% größer) erforderlich. (Methanol erfordert eine gleichmäßige größere Zunahme des Bereichs, ungefähr 50% zu den größeren.) Ethanolmaschinen benötigen auch ein Kaltstart System, um genügend Verdampfung für Temperaturen unterhalb 13 °C sicherzustellen, um die Verbrennung zu maximieren. Einerseits, wenn zehn bis 30% Ethanol mit Benzin gemischt wird, sind gewöhnlich keine Umbaumaßnahmen notwendig. Viele moderne Autos können mit diesen Mischungen sehr zuverlässig fahren. Seit 1999 werden eine zunehmende Anzahl von Fahrzeugen in der Welt mit Motoren ausgerüstet, die mit jedem mögliche Gemisch aus Benzin und Ethanol von 0% Ethanol bis zu 100% Ethanol ohne Änderung laufen können.

Ethanol-Produktion und -Gebrauch nach Ländern

Ethanol-Kraftstoff in Brasilien

2004 war Brasilien der weltweit größte Ethanol-Kraftstoff-Hersteller und -Verbraucher. Seit den achtziger Jahren hat Brasilien eine ausgeprägt häusliche Industrie für Ethanol-Kraftstoff aufgebaut, die auf Produktion und Raffination von Zuckerrohr basiert. Brasilien produziert ungefähr vier Milliarden Gallonen Ethanol pro Jahr. Brasilianische Ethanol-Fabriken erhalten ein positives Energiegleichgewicht aufrecht, indem der nicht zuckerhaltige Überfluss des Zuckerrohrs verbrannt wird. Die Entwicklung von Ethanol wurde von der brasilianischen Regierung unterstützt. In Brasilien muss Benzin mindestens 20 bis 25% Alkohol enthalten. Das Land kann pro Gallone Ethanol Wirtschaftsgüter im Wert von etwa 100 Dollar produzieren. Neuere Autos wurden entweder als sogenannte Flexible Fuel Vehicles hergestellt, oder sie sind dazu in der Lage, anstatt Benzin reines Ethanol zu verbrennen. Der Ethanol-Kraftstoff hat die Abhängigkeit Brasiliens vom Öl verringert, die Luftqualität erhöht, und stellt nützliche Nebenprodukte zur Verfügung, um Elektrizität zu erzeugen.

Ethanol-Kraftstoff in Kolumbien

Kolumbiens Programm für Ethanol-Kraftstoff begann 2002, als die Regierung ein Gesetz verabschiedete, das Sauerstoffbereicherung von Benzin anordnet. Anfangs bestand vor allem die Absicht, die Emission von Kohlenstoff-Monooxid von Autos zu reduzieren. Spätere wurde Bioethanol von der Mineralölsteuer befreit wodurch Ethanol folglich billiger wurde als Benzin. Dieser Trend wurde sogar noch verstärkt, da die Benzinpreise seit dem Jahr 2004 steigen und dadurch das Interesse für erneuerbare Treibstoffe (zumindest für Autos) stieg. In Kolumbien werden die Preise für Benzin und Ethanol von der Regierung gesteuert. Als Ergänzung dieses Ethanolprogramms ist ein Programm für Biodiesel vorgesehen, um Diesel-Treibstoff mit Sauerstoff zu versehen und erneuerbaren Treibstoff aus Pflanzen herzustellen.

Anfangs hatte vor allem die kolumbianische Zuckerindustrie Interesse an der Ethanolproduktion, da es relativ einfach ist, das Ende eines Ethanolrücken an eine Zuckermühle anzuschließen und der Energiegebrauch ähnlich dem ist, der benötigt wird, um Zucker herzustellen. Die Ziele der Regierung die Vorräte des Landes an Autotreibstoff allmählich auf eine Mischung aus zehn Prozent Ethanol und 90 Prozent Benzin umzustellen. Ethanolanpflanzungen werden durch Steuerermäßigungen gefördert.

Die erste Anlage für Ethanol-Treibstoff nahm ihre Produktion im Oktober 2005 auf, mit einem Ausstoß von 300000 Litern pro Tag, in der kolumbianischen Region Cauca. Spätestens seit März 2006 sind fünf Anlagen in Betrieb mit einer kombinierten Kapazität von 1.050.000 Litern pro Tag oder 357 Millionen Litern pro Jahr. Im kolumbianischen Cauca Valley wird Zucker das ganze Jahr über geerntet und die neuen Brennereien haben eine sehr hohe Verfügbarkeit. Die Investitionen in diese Anlagen beträgt insgesamt ca. hundert Millionen Dollar. Spätestens 2007 möchte das Land eine Kapazität von 2,5 Millionen Litern pro Tag besitzen, was die Voraussetzung dafür ist, das Benzin mit zehn Prozent Ethanol zu versehen. Der hergestellte Ethanol-Kraftstoff wird zur Zeit hauptsächlich in den wichtigen Städten nahe des Cauca Valley wie Bogota, Cali Pereira benutzt. Für den Rest des Landes reicht die Produktion noch nicht aus.

Ethanol-Kraftstoff in den USA

Die Herstellung und Nachfrage von Ethanol wächst auch in den USA ständig an. Archers Daniels Midland behauptet von sich, der größte Ethanol-Hersteller der USA zu sein. Da die Benzinpreise ständig steigen, könnte Ethanol eine profitable Alternative zu Benzin werden. Ungefähr 685 von insgesamt 165.000 Tankstellen besitzen Zapfsäulen mit E85. Ethanol ist überwiegend nur in den Middlewest-Staaten und in Kalifornien erhältlich, wo auch das meiste Ethanol raffiniert wird. Seit dem 19. Juni 2006 gibt es eine Kapazität von 4,8 Milliarden Gallonen (18,17 Millionen Kubikmeter) pro Jahr für Ethanolherstellung, während Kapazitäten von 2,22 Milliarden Gallonen (8,4 Millionen Kubikmeter) pro Jahr im Bau sind. So baut beispielsweise die US-amerikanische Firma Pacific Ethanol gerade zusätzliche Ethanolanlagen im Westen des Landes.

Bestimmungen und Subventionen

In Brasilien, Kolumbien und den USA wurde die Nutzung von Ethanol aus Zuckerrohr und Korn als Treibstoff für Autos sehr stark von den jeweiligen Regierungsprogrammen unterstützt. Einige US-Bundesstaaten aus dem sogenannten Grain Belt begannen nach der arabischen Ölkrise im Jahr 1973 damit, die Ethanolherstellung aus Mais finanziell zu unterstützen. Der sogenannte Energy Tax Act aus dem Jahr 1978 erlaubte eine Befreiung von der Verbrauchssteuer von Biokraftstoff, hauptsächlich für Benzin. Allein die Befreiung von der Verbrauchssteuer wurde auf 1,4 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt. Ein anderes US-Bundesprogramm garantierte ein Darlehen für den Anbau von Ethanolpflanzen und im Jahr 1986 gaben die USA den Ethanolherstellern sogar kostenloses Korn. Kolumbien begann sein Ethanol-Programm durch ein Gesetz, das aus Biomasse gewonnenes Ethanol von einigen Steuern befreit, die auf Benzin angesetzt sind.

Im August 2005 unterschrieb der amerikanische Präsident George W. Bush ein umfassendes Energiegesetz, das eine Voraussetzung für den Anstieg von Ethanolproduktion und Biodiesel von vier auf 7,5 Milliarden US-Gallonen (von 15 auf 28 Millionen Kubikmeter) innerhalb der nächsten zehn Jahre beinhaltete.

Die Anweisung 2003/30/EC des Europaparlament wirbt für die Ersetzung fossiler Energieträger durch Biokraftstoffe: Unter ihnen Bio-Ethanol, das mit Benzin verschmolzen wird. Großbritannien verfolgt eine Politik, um die Nutzung von Biokraftstoffen einschließlich Ethanol zu stärken, obwohl die Besteuerung alternativer Treibstoffe wie Biodiesel fast genauso hoch sind wie die auf konventionelle fossile Treibstoffe.

Ethanol und Wasserstoff

Wasserstoff wird ebenfalls als ein alternativer Treibstoff betrachtet, um eine Solare Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen. Da Wasserstoff in seinem gasförmigen Zustand im Vergleich mit anderen Treibstoffen ein sehr großes Volumen aufbringt, wird die Logistik ein sehr schwieriges Problem. Eine mögliche Lösung besteht darin, Ethanol zum Transport von Wasserstoff zu benutzen, dann den Wasserstoff von dem mit ihm verbundenen Kohlenstoff mittels einer Dampfreformierung zu trennen und den Wasserstoff in eine Brennstoffzelle zu übertragen. Alternativ dazu können einige Brennstoffzellen direkt durch Ethanol oder Methanol angetrieben werden. Seit 2005 können Brennstoffzellen Methanol leistungsfähiger verarbeiten als Ethanol.

Anfang des Jahres 2004 gaben Forscher an der University of Minnesota die Erfindung eines einfachen Ethanol-Reaktors bekannt, der Ethanol durch mehrere Katalysatoren aufnimmt und Wasserstoff ausstößt, der für eine Brennstoffzelle geeignet ist. Das Gerät benutzt ein Rhodium-Cer-Katalysator für die erste Reaktion, die bei einer Temperatur von etwa 700 Grad Celsius stattfindet. In dieser Reaktion werden Ethanol, Wasserdampf und Sauerstoff vermischt und große Mengen Wasserstoff produziert. Leider bildet sich dabei auch Kohlenstoffmonooxid, eine Substanz, die die meisten Brennstoffzellen unwirksam macht und muss durch einen anderen Katalysator geführt werden, um in Kohlenstoffdioxid umgewandelt zu werden. (Das geruchlose, farblose und geschmacklose Kohlenstoffmonooxid ist auch eine bedeutende toxische Gefahr, wenn es durch die Brennstoffzelle in den Auspuff entweischt oder wenn die Leitungen zwischen den katalytischen Bereichen undicht sind.) Die Produkte dieses einfachen Verfahrens sind in etwa fünfzig Prozent Wasserstoff und dreißig Prozent Stickstoff, während die restlichen zwanzig Prozent hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid bestehen. Sowohl der Stickstoff als auch das Kohlenstoffdioxid sind ziemlich träge, wenn die Mischung in eine richtige Brennstoffzelle gepumpt wird. Das Kohlenstoffdioxid wird in die Atmosphäre abgegeben, wo es von Pflanzen wieder aufgenommen wird. Allerdings handelt es sich dabei nicht um reines Kohlenstoffdioxid, obwohl man argumentieren könnte, das es während es in der Atmosphäre ist, als Treibhausgas fungiert.

Das EEI hat eine neue Methode entwickelt, um Butanol aus Biomasse herzustellen. Dieses Vorgehen beinhaltet den Gebrauch zweier getrennter Mikroorganismen in Abfolge um die Herstellung von Nebenprodukten von Ethanol zu minimieren. Interessanterweise werden hierbei auch beträchtliche Mengen von Wasser unmd Butanol hergestellt.

Energiebilanz

Damit Ethanol einen bedeutenden Beitrag zur Engiewirtschaft leisten kann, benötigt man eine positive, reine Energiebilanz- was zum jetzigen Zeitpunkt - 2006 - bereits der Fall ist. Um reine Ethanol-Energie auszuwerten, müssen fünf Variablen wohl überlegt sein: Der Energiebetrag, der im letzten Ethanolprodukt enthalten ist, der Energiewert der Nebenprodukte, der während der Ethanolherstellung erzeugt wird, der Energiebetrag, der direkt zerstört wird, um Ethanol (so wie Diesel in Traktoren benutzt wird, um Getreide anzubauen, Energie, die benutzt wird, um den Dünger für das Getreide herzustellen und Wärmeenergie, die im Destillationsprozess benutzt wird), die Art des resultierenden Ethanol verglichen mit der Art des raffinierten Benzins, und die Energie, die indirekt verbrannt wird, herzustellen. Obwohl ein Thema der Debatte, weisen einige Forschungen, die die Energiearten außer Acht lassen, darauf hin, dass sehr viel fossile Treibstoff-Energie (in Form von Diesel, Erdgas und Kohle), um einen entsprechenden Energiebetrag in Form von Ethanol. Zwei wichtige Mängel werden als Antwort bei dieser Auseinandersetzung angeführt. Erstens werde die Energieart außer Acht gelassen, deren wirtschaftliche Auswirkungen groß sind. Hauptsächliche wirtschaftliche Effekte des Vergleichs von Energiearten sind die Reinigungskosten sind die Bodenverseuchungen, die auf die Freilassuingen von Benzin in die Umwelt zurückzuführen sind und medizinische Kosten der Luftverschmutzung, die aus der Raffination und Verbrennung von Benzin übrig bleiben.

Die höhere Oktaneinschätzung von Ethanol könnte auch für mehr thermische leistungsfähige Umwandlung chemischer Energie in mechanische Energie ermöglichen. Der zweite Punkt ist, das die Einbeziehung der Entwicklung von Ethanolanpflanzungen ein Vorurteil gegen das Produkt, das strikt auf der vorigen Existenz von Benzin, das Fassungsvermögen raffiniert, basiert, einflößt. Die echte Entscheidung sollte auf der langfristigen Wirtschaftsentwicklung und der sozialen Rückkehr basieren. Dieses Gegenargument ist allerdings widerlegt worden. Eine Gallone sauberereren Ethanols zu verbrennen ist immer noch sinnlos, wenn sie indirekt brennende Gallonen mit schmutzigem Benzin braucht, um das ethanol herzustellen, das eben erwähnt wurde. Neue Verfahren, um Ethanol aus pflanzliche Zellulose (zellulosisches Ethanol) herzustellen, schaffen mehr Ethanol pro Energieeinheit und könnte die Produktion grundlegend zu einer positiven Energiebilanz hin verschieben wenn sie Maßstabswirtschaften erreichen. Zellulosisches Ethanol könnte aus Bauernhofrückständen wie Weizenstroh hergestellt werden, die weiterhin die Energiekosten der Produktion tragen.

Bioethanol

Als Bioethanol bezeichnet man Ethanol, das ausschließlich aus regenerativer Biomasse hergestellt wurde. Als Rohstoffe sind in Lateinamerika Zuckerrohr und in Nordamerika Mais von größter Bedeutung, in Europa Zuckerrüben, Kartoffeln und echte Getreide. Chemisch gesehen gibt es keinen Unterschied zwischen Bioethanol und anders hergestelltem Ethanol. Die in der als Rohstoff dienenden Biomasse enthaltene Stärke wird enzymatisch in Glukose aufgespalten und dieser anschließend mit Hefepilzen zu Ethanol vergärt und destilliert.

Statt der direkten Gärung des Ausgangsstoffes existiert ein weiteres noch sehr experimentielles Verfahren. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Biomasse durch Vergasung in Synthesegas verwandelt. Erst anschließend wird das Synthesegas durch spezielle Bakterien in Ethanol vergärt. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil auch holzartige Biomasse als Ausgangsprodukt verwenden zu können.

Der Preis für Bioethanol beträgt 2004 in Brasilien 0,19 US-$/l, in den USA 0,33 $/l und in Europa 0,55 $/l. Es ist allerdings davon auszugehen, dass durch den technischen Fortschritt und durch das Gesetz der Massenproduktion noch geringere Produktionskosten möglich sind. Ein erster Schritt dorthin ist die großtechnische Bioethanol-Anlage der Südzucker AG in Zeitz mit einem Investionensvolumen von 185 Millionen Euro.

Beimischungen

Gängige Beimischungen werden mit E2, E5, E10, E15, E25, E50, E85 und E100 bezeichnet. Die dem E angefügte Zahl gibt generell an, wieviel Volumenprozent Ethanol dem Benzin beigemischt wurden. E85 bspw. besteht zu 85% aus wasserfreiem Bioethanol und zu 15% aus herkömmlichem Benzin. Bedingt durch die höhere Klopffestigkeit kann die Motorleistung mit E85 gegenüber herkömmlichen Benzin um 5% gesteigert werden. Bei höher verdichteten Motoren wie dem Saab 9-5 FFV sogar bis 20 % mehr. Im Sommer 2002 erließ das Bundesministerium der Finanzen ein Gesetz zu Steuerbefreiung u. a. von Ethanol als Biokraftstoff zur Beimischung zu fossilen Kraftstoffen (Anlehnung an EU-Direktive 92/81/EWG Art.8.No.4.).

In Europa ist Schweden bei der Beimischung von Ethanol Vorreiter. Ford verkaufte in Schweden bereits 15.000 FFV (Flexible Fuel Vehicle) (Stand: Dezember 2005). In Brasilien wurde im Dezember 2005 das dreimillionste FFV verkauft. Diese Fahrzeuge sind speziell für den Betrieb mit E85 konzipiert worden, das in Schweden bereits an 220 Tankstellen und in Brasilien flächendeckend verfügbar ist. Die FFVs verbrauchen bei Betrieb mit E85 ca. 30% mehr Kraftstoff gegenüber dem Standardbenzinmodell. FFVs können mit jeglicher Ethanol-Benzin-Mischung von 0% bis 85% Ethanol betrieben werden. Bedingt durch die vom Benzin abweichenden (Verbrennungs-)Eigenschaften des Ethanols werden diese Motoren jedoch mit veränderten Werkstoffen hergestellt. Ein FFV kostet ca. 300€ Aufpreis gegenüber dem Benzinmodell. Ein spezieller Sensor stellt im Betrieb fortlaufend das Mischungsverhältnis fest und justiert den Verbrennungsvorgang. Bei einem reinen Benzinmotor, der mit E85 betrieben würde, ist das Risiko eines Motorschadens hoch, da die Korrosionsfestigkeit nicht gegeben ist und der Kraftstoff schlechtere Schmiereigenschaften besitzt. Eine Nachrüstung von reinen Benzin-Motoren zu FFV-Motoren scheidet somit aus o.g. Materialgründen aus.

In Bad Homburg eröffnete am 2. Dezember 2005 die erste öffentliche Bioethanoltankstelle (E85) Deutschlands. Der Preis pro Liter beträgt 92 Cent und ist somit durch den 30%igen Mehrverbrauch für den Verbraucher etwa so teuer wie Benzin (1,20 €; Dez. 2005).

Ethanol-Motoren sind nicht neu: Henry Ford entwarf nämlich das Ford Model T, die „Tin Lizzy“, auf Basis der Nutzung von Ethanol als Kraftstoff und hatte bereits Visionen von der nachhaltigen Einbeziehung der Landwirtschaft als Kraftstofflieferant. Erst auf Druck der rasch wachsenden Petroleumindustrie stellte Ford später die Motoren um.

Die Euronorm EN DIN 228 lässt es zu, dem herkömmlichen Benzin bis zu 5 Volumenprozent Ethanol beizumischen (E5). Dies wird auch heute schon praktiziert, allerdings liegt der Ethanolanteil in Deutschland erst bei etwa 2%. Normale Benzinmotoren können ohne Modifikation mit E10 (10% Ethanol) betrieben werden. In einigen EU-Ländern (z. B. Polen, Tschechien, Deutschland) wird eine Zwangsbeimischung von Bioethanol geprüft. In den USA wird bereits größtenteils E10 eingesetzt. Durch geringe Umbaukosten (ca. 30 €) kann auch E25 getankt werden. Brasilien mischt bereits 25 Prozent ins Normalbenzin, welches dort auch Pflicht ist und von den gewöhnlichen Autos vertragen wird. Die Hälfte aller dortigen PKW fahren bereits mit E85, 2% sogar mit 100% Ethanol im Tank (E100). Motoren mit reinen Ethanol bzw. Alkohol werden in Brasilien in der Automobilindustrie seit 1979 für den Straßenverkehr und seit 2005 in der Flugzeugindustrie (für Kleinflugzeuge) verkauft. Japan will bald bis zu zehn Prozent beimischen und verhandelt derzeit mit Brasilien über Alkohollieferungen.

Additiv ETBE

(Bio-)Ethanol ist Rohstoff für die Herstellung von Ethyltertiärbutylether (ETBE). ETBE kann zu einem Anteil von 15 Volumenprozent normalem Benzin beigemischt werden und erhöht darüber hinaus die Klopffestigkeit des Treibstoffs.

Siehe auch

Weblinks