Biodiesel

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Biodieselprobe

Biodiesel^[1] ist ein Kraftstoff mit ähnlichen Eigenschaften wie Dieselkraftstoff. Im Gegensatz zum konventionellen Dieselkraftstoff wird er jedoch nicht aus Erdöl, sondern aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten gewonnen. Biodiesel wird deshalb als ein erneuerbarer Energieträger bezeichnet. Chemisch handelt es sich um Fettsäuremethylester (FAME).

Naturbelassenes oder lediglich gefiltertes Pflanzenöl kann ebenfalls als Kraftstoff verwendet werden (siehe Kraftstoff Pflanzenöl). Die Verwendung von reinem Pflanzenöl ist nur in geeigneten Motoren möglich. Es handelt sich zwar auch um einen Biokraftstoff, jedoch spricht man hier nicht von Biodiesel, auch wenn es in Dieselmotoren Verwendung findet.

[Bearbeiten] Herstellung

[Bearbeiten] Allgemein

Biodieselraffinerie bei Zistersdorf

Zur Herstellung wird Pflanzenöl mit ca. 10 % Methanol und verschiedenen Reagenzien (vor allem Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Alkoholate) versetzt. Bei Normaldruck und Temperaturen um 60°C werden die Esterbindungen der Triglyzeride des Pflanzenöls getrennt und die entstehenden Fettsäuren mit dem Methanol verestert (Umesterung). Das dabei entstehende Glycerin wird daraufhin vom Biodiesel getrennt. Da dieser Umesterungsprozess schon bei Raumtemperatur abläuft, kann eine Charge Pflanzenöl in ca. 12 Stunden komplett umgeestert werden. Erste angebotene Anlagen [1] erlauben bereits die Produktion von Biodiesel mit vergleichsweise kleinen Anlagen.

Durch die Umesterung hat das Endprodukt eine deutlich geringere Viskosität als das unbehandelte Pflanzenöl und kann auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften als Ersatz für mineralischen Dieselkraftstoff verwendet werden. Der Kraftstoff hat jedoch andere chemische Eigenschaften, die in üblichen Einspritzsystemen zu Defekten führt. Der Betrieb eines Motors erfordert deshalb entsprechende Anpassungen und sollte nur nach Freigabe durch den Motorhersteller erfolgen.

Die übergreifende Abkürzung aller Methylester auf Basis von Pflanzen- und Tierölen ist

FAME Fettsäure-Methylester nach E DIN 14214

Je nach Art des Grundstoffes wird beispielsweise unterschieden:

PME Pflanzliches Methylester nach DIN EN 14214 (gilt seit 2004 europaweit)
RME Rapsölmethylester nach DIN EN 14214 (gilt seit 2004 europaweit)

Weitere pflanzliche Methylester sind Sonnenblumenmethylester und Sojaölmethylester, Palm- oder Palmkernölmethylester (Importe).

Daneben sind auch Methylester auf Altfettbasis erhältlich:

AME wird für Altfettmethylester verwendet

Die Schmiereigenschaften von FAME (auch als 5 %-Beimischung) sind deutlich besser als bei herkömmlichem Diesel, wodurch sich der Verschleiß der Einspritzmechaniken vermindert. Nachteilig kann die höhere Wasserlöslichkeit von Biodiesel sein. Dies begünstigt die Korrosion. Außerdem altert Biodiesel wesentlich stärker als konventioneller Diesel, was zur Säurebildung und zu Ablagerungen in den kraftstoffführenden Komponenten führt.

Biodiesel stellt als Kompromiss eine Anpassung eines Kraftstoffs an vorhandene Motortechnik dar, wohingegen der technisch wesentlich veränderte Elsbett-Motor eine Anpassung an den einfachst herstellbaren Kraftstoff Pflanzenöl darstellt.

[Bearbeiten] Herstellung von Biodiesel aus Raps

Als Rohstoff für Biodiesel stellt sich unter mitteleuropäischen Verhältnissen Raps als die geeignete Pflanze mit einem Ölgehalt in den Samen von 40 bis 45 % dar. In der Ölmühle wird aus der Rapssaat Öl (Rüböl) gewonnen. Als Nebenprodukt geht Rapsschrot in die Futtermittelindustrie.

Die im Raps vorliegenden Öl- und Fettmoleküle (zu fast 95 % C18-Ketten) haben stets den gleichen Aufbau. Es sind mit dem dreiwertigen Alkohol Glyzerin veresterte Fettsäuren. Das Glyzerinmolekül ist auf diese Weise mit drei langen Fettsäure-Ketten verbunden.

In der Umesterungsanlage tauschen bei einer einfachen chemischen Reaktion drei Fettsäuren in Gegenwart eines Katalysators ihren Platz am dreiwertige Glycerin mit einwertigem Methanol. So entstehen drei einzelne Fettsäuremethylester-Moleküle und ein Glycerin-Molekül. Die allgemeine Reaktionsgleichung zur Herstellung von Biodiesel lautet:

    H                                               H 
  H-C-OOC-R1                                      H-C-OH
    |                               Kat             |  
  H-C-OOC-R2    +   3 CH3-OH      ------->        H-C-OH     +   3 CH3-OOC-R1,2,3
    |                                               |
  H-C-OOC-R3                                      H-C-OH
    H                                               H 

 Triglycerid        Methanol                     Glycerin         Biodiesel
(z.B. Rapsöl)                                                 (z.B. RapsMethylEster, RME)

[Bearbeiten] Flächen- und Fremdenergiebedarf

Der erforderliche Flächenbedarfs, um zum Beispiel die 1 kg Dieselkraftstoff entsprechende Energiemenge als Biodiesel zur Verfügung zu stellen, ergibt sich aus folgender Rechnung:

Pro Quadratmeter beträgt der Ertrag an Biodiesel etwa 0,115 l Dieseläquivalent^[2]. Bei einer Dichte von 0,9 kg/l sind dies etwa 0,104 kg. Um 1 kg Dieseläquivalent bereitzustellen, wird also der Ertrag von 9,66 m² Anbaufläche benötigt.

Die Produktion der 1 kg Dieseläquivalent entsprechenden Menge an Biodiesel erfordert allerdings selbst erhebliche Energiemengen (Methanol, Düngemittel, Transport, Verarbeitungsprozess). Um auszuschließen, dass die für die Produktion nötige Energiemenge wiederum durch fossile Energieträger beschafft wird, nimmt man nun an, dass die Anbaufläche entsprechend so weit vergrößert wird, dass auch die für die Produktion selbst benötigte Energiemenge auf der Anbaufläche mit erzeugt wird.

Für die Energiemengen $E g e s$ (Gesamtenergie), $E p r o d$ (Energiebedarf der Biodieselproduktion selbst) und $E n e t t o$ (tatsächlich verfügbare Energiemenge an Biodiesel) gilt dann

$E_{\mathrm ges} = E_{\mathrm prod} + E_{\mathrm netto} = E_{\mathrm netto}\cdot \frac{k}{k-1}$ ,

wobei der Faktor $k$ im Kapitel „Umweltverträglichkeit von Biodiesel“, Abschnitt „Nachteile“ erläutert wird. Unter der Annahme $k = 1,48$ verdreifacht sich die benötigte Anbaufläche in etwa; es werden dann etwa 29,8 m² Anbaufläche für 1 kg bereitgestelltes Dieseläquivalent benötigt. Ein Grund dafür, dass die Energieausbeute verhältnismässig gering ist, liegt darin, dass nur die Ölfrüchte verwendet werden und der verbleibende Biomassenrest (Rapsstroh und Rapsschrot) nicht energetisch genutzt wird. Be einer Alternative Form der Kraftstoffgewinnung aus Biomasse Sundiesel, wird die gesamte Pflanze verwendet, wodurch sich der Energieertrag pro Fläche in etwa verdoppelt (siehe Abschnitt Alternativen).

Pro Jahr werden in Deutschland etwa 50 Mio. t Heizöl der Sorte EL (Abkürzung für extra leicht(flüssig)) und des chemisch verwandten Dieselkraftstoffs verbraucht (2005 waren es 53 Mio. t^[3]). Diesel bzw. Heizöl EL hat einen Heizwert von 43 GJ/t, der um etwa 16 % höher als der von Biodiesel ist. Wollte man den gesamten Jahresverbrauch Deutschlands durch Biodiesel ersetzen, wäre also eine Jahresproduktion von etwa 58 Mio. t Biodiesel bereit zu stellen. Hierzu würde man 29,8 m²/kg*58.000.000 t=1.730.000 km² benötigen.

Dies ist bereits fast das Fünffache der Gesamtfläche Deutschlands von 357.050 km²^[4]. Heute (2006) werden 50 % der Fläche der Bundesrepublik Deutschland für die landwirtschaftliche Produktion genutzt[[2]], also entspricht es sogar fast dem Zehnfachen der landwirtschaftlichen Nutzfläche von Deutschland.

Daraus wird deutlich, dass aus erneuerbaren Energien lediglich ein kleiner Teil des heutigen Bedarfs an Dieselkraftstoff / Heizöl EL aus inländischen nachwachsenden Rohstoffen gedeckt werden kann.

Bezogen auf den Weltbedarf an dieselähnlichen Kraftstoffen scheint Palmölmethylester sowohl von der Ölergiebigkeit der Pflanze als auch von der Größe des Anbaugebiets der wichtigste Kraftstoff.

Eine Studie von Forschern der Universität Minnesota (^[5]) weist darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, durch Alternativ-Kraftstoffe den weltweit zunehmenden Spritbedarf in nennenswertem Umfang abdecken zu können. Allerdings beruht diese Studie auf die allgemeine Annahme des Pro-Kopf-Verbrauchs der US-Bürger und der Verwendung amerikanischer Fahrzeuge.

[Bearbeiten] Umweltverträglichkeit von Biodiesel

[Bearbeiten] Vorteile

Generell ist die Gewinnung von Energie aus nachwachsenden Rohstoffen nachhaltig. Bei der Produktion von Biodiesel aus Rapssaat gibt es zudem keine Abfallprodukte, da alle Nebenprodukte dieser Reaktion weiterverwertet werden können: Der Rapsschrot, der bei Gewinnung von Rapsöl aus Rapssamen anfällt, wird als Futtermittel benutzt und das bei der Umesterung entstehende Glyzerin kann in der chemischen Industrie weiterverwertet werden (z.B. Kosmetik). Lediglich für das auf dem Feld verbleibende Rapsstroh fehlen heute (2006) noch sinnvolle Anwendungen.

Biodiesel ist außerdem bei Leckagen deutlich weniger umweltbelastend als herkömmlicher Diesel. Letzterer gehört in die Wassergefährdungsklasse 2 (wassergefährdend), Biodiesel in die Wassergefährdungsklasse 1 (schwach wassergefährdend). Reines Pflanzenöl gilt als nicht wassergefährdend ^[6].

Die CO₂-Neutralität bei der Nutzung von Biodiesel ist umstritten. Laut Umweltbundesamt führen bei der Herstellung die zusätzlichen Kohlendioxid- und Lachgas-Emissionen beim Anbau und bei der Verarbeitung, die selbst bei einer Einbeziehung der Nutzung von Nebenprodukten entstehen, zu einer höheren CO₂-Emission als die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben ^[7]. Demgegenüber stehen Argumente, wonach zwischen intensivem Anbau zur Erzeugung von Speiseöl aus Erucasäure- und Glucosinolat-armen, so genannten 00-Sorten und dem Anbau von Rapssorten zur Energiegewinnung differenziert werden müsse ^[8]. Je nach Studie kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Klimabilanz von Biodiesel 20 bis 80 Prozent günstiger ist als die von Mineralöl-Diesel.

Die Problematik der Abhängigkeit von Importen ist bei Pflanzenölen unkritischer, da diese in weitaus mehr Ländern erzeugt werden können, als dies bei Erdöl der Fall ist, das geografisch ungünstig verteilt vorkommt und großteils aus politisch unruhigen Regionen stammt.

Die CO₂-Bilanz ist immer günstiger als die konventionellen Dieseltreibstoffes, der auch erst nach Transport und Verarbeitung von Erdöl in Motoren eingesetzt werden kann ^[9].

[Bearbeiten] Nachteile

[Bearbeiten] Flächenbedarf

Der hohe Flächenbedarf bei der Biodieselproduktion führt teilweise auch zu großen Umweltschäden im Ausland. So werden in Brasilien Millionen Hektar Regenwald gerodet, um Biokraftstoffe herzustellen. Der Vorteil der Biokraftstoffe beim Klimaschutz verliert dort dadurch jedes Fundament. Darauf weisen auch lokale Umweltschutzorganisationen hin. Die Frage der Umweltverträglichkeit der Energiererzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen wird aber nicht immer ausreichend beachtet.

Die Nutzung von Ackerfläche zur Erzeugung nachwachsender Rohstoffe verringert die Anbaufläche für Nahrungsmittel. Dem steht eine derzeitig latente Überproduktion an Nahrungsmitteln gegenüber.

Die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln beim Rapsanbau wird als problematisch für die Umwelt gesehen. Forschungen zur Genveränderung von Raps, um Resistenzen gegen den Rapsglanzkäfer und Kohlhernie zu erreichen, sind ebenfalls umstritten.

Des Weiteren stellen großflächige Monokulturen eine Bedrohung für Tierarten, insbesondere bodenbrütende Vögel dar. Durch die intensive Nutzung von Stickstoffdüngern kommt es zu einer Überdüngung der Gewässer und einer Versauerung des Bodens. Zudem wird Distickstoffoxid (Lachgas) freigesetzt - ein 310fach stärkeres Treibhausgas als CO₂.

Biodiesel produziert zudem mehr ozonfördernde Abgase als aus Erdöl gewonnener Treibstoff.

Die Mengen an Ölpflanzen aus heimischer Landwirtschaft sind für die Eigenversorgung zu gering, weshalb Importe notwendig würden um größere Mengen Treibstoff zu ersetzen (siehe auch das Kapitel „Flächenbedarf“).

Des weiteren ist die Energiebilanz, d.h. das Verhältnis k (auch ERoEI) zwischen der gesamten gewonnenen (= Gesamtenergieertrag = Nettoenergiertrag + Energieaufwand) und der aufgewandten Energie, gering. Das Verhältnis k ist vergleichbar zur (Carnot)Leistungszahl einer Wärmepumpe (linkslaufender Carnot Kreisprozess als Vergleichprozess zur bestmöglichen Wärmegewinnung aus einem Energieniveau niedrigerer Temperatur).

Bei der Gewinnung, einschließlich der Weiterverarbeitung zu Biodiesel (Pflügen, Säen, Behandeln mit Pflanzenschutz, Düngen, Ernten, Verestern), muss eine Energiemenge von $25 {MJ \over kg}$ aufgewandt werden. Demgegenüber hat Biodiesel einen Heizwert von $37 {MJ \over kg}$ .

Das Verhältnis k beträgt demnach

$k_{(PME)} = \frac {37 {MJ \over kg}}{25 {MJ \over kg}} = 1,48$

(vgl. Erdöl: k etwa 10 {gemäß [[3]]})

$k_{(Dieselkraftstoff)}= \frac{43 {MJ \over kg}}{5 {MJ \over kg}} = 8,21$

Kritiker bemängeln zudem, dass durch staatliche Subventionen und damit günstigeren Preisen für Spediteure der Schwerlastverkehr gefördert wird, was einer geringeren Umweltbelastung entgegenwirkt.

[Bearbeiten] Abholzung und Zerstörung von Naturlandschaften

In vielen Teilen der Welt werden derzeit im großflächigen Stil Naturlandschaften für den Anbau von Ölsaaten kultiviert (z.B. Ölplantagen in Indonesien; Rapsfelder in Russland, China, oder Kanada). Dies kann zu weitreichenden, negativen ökologischen Folgen führen, die es in der Gesamtbewertung der Umweltverträglichkeit von Biodiesel zu berücksichtigen gilt.

Darüber hinaus kann der Anbau von Ölsaaten auf bestehenden Ackerflächen bzw. die Verwendung von essbaren Pflanzenölen zur Herstellung von Biodiesel zu einer Verknappung bzw. Verteuerung von Lebensmitteln führen. Dies könnte vor allem für Menschen in Entwicklungsländern fatale Auswirkungen haben.

Dennoch kann Biodiesel für viele Entwicklungsländer auch eine Chance zur Bekämpfung der Armut sein. In Indonesien zum Beispiel werden durch den Anbau von z.B. Ölpalmen und Jatrophia für viele Menschen in ländlichen Gebieten überhaupt zum ersten Mal Arbeitsplätze geschaffen. Damit einhergehend verbessert sich auch die Infrastruktur wie z.B. Stromversorgung, Schulausbildung, Gesundheitsversorgung, etc. in diesen Landesteilen.

Dennoch gilt es an erster Stelle die illegale Abholzung von Regenwald zu unterbinden und an deren Stelle die Kultivierung von bereits gerodetem und derzeit brachliegenden Land zu fördern. In Indonesien alleine liegen mehrere Millionen Hektar bereits gerodeter Landflächen brach. Durch Kultivierung und nachhaltige Nutzung dieser bereits zerstörten "Steppen-Landschaften" könnte Biodiesel für Millionen von armen Menschen eine Einkommensquelle schaffen.

[Bearbeiten] Emissionen

Beim Einsatz von Diesel in Motoren sind insbesondere die Partikel- und NOx-Emissionen bedeutend´. Diese Emissionen, werden durch „Bio-Diesel“ nicht wesentlich gemindert. Zwar werden durch RME im Vergleich zu Mineralöldiesel die Emissionen an Partikeln verringert, doch der Gehalt an schädlichen Bestandteilen bleibt vergleichbar mit Mineralöl-Diesel. Auch die Emission von Stickstoffoxiden (NO_x), ist bei RME eher höher.^[10]

Eine Studie schwedischer Wissenschaftler (2002) bescheinigt RME nicht gerade gute Umwelteigenschaften. Demnach werden bei der Verbrennung von Rapsöl bis zu zehn Mal mehr Krebs erregende Schadstoffe freigesetzt als bei herkömmlichem Diesel. Dabei handelt es sich um verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen: ringförmige Benzolmoleküle, Äthylkohlenwasserstoff sowie Diolefine.^[10]

Ein Forschungsvorhaben (2003) der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft zeigte jedoch, dass die schwedischen Untersuchungen für die dieselmotorische Verbrennung völlig irrelevant sind. ^[11]

[Bearbeiten] Weitere Fakten zum Biodiesel

Biodiesel wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt.
Biodiesel ist schwefelarm (<10 ppm)
Biodiesel senkt deutlich die Ruß-Emission (bis zu ca. 50 %), doch der Gehalt an schädlichen Partikeln bleibt vergleichbar mit Mineralöl-Diesel.
Biodiesel hat keine „neutrale“ oder „klimaneutrale“ CO₂-Bilanz, sondern liegt laut einer Studie zu den Ressourcen- und Emissionsbilanzen für das Umweltbundesamt zwischen 30 und 80 Prozent unter normalem Diesel, je nach Nutzung der anderen Beiprodukte wie Rapsschrot und Glycerin.^[12]
Biodiesel enthält weder Benzol noch andere giftige Aromaten
Biodiesel verursacht eine um bis zu ca. 40 % höhere Kohlenwasserstoff-Emission ^[13]
Biodiesel verursacht teilweise höhere NO_x-Emissionen ^[13]
Biodiesel setzt Landwirtschaft voraus

[Bearbeiten] Checkliste für den zukünftigen Anwender

Beachtung der Freigabe von serienmäßigen Dieselmotoren (Hinweise der Hersteller beachten ^[14].)
Kraftstofffilter nach drei Tankfüllungen mit Biodiesel wechseln, da sich Biodiesel wie ein Lösungsmittel verhält und alten Ablagerungen aus Tank und Leitungen löst, die dann den Kraftstofffilter verstopfen können.
Lackflächen, wie auch bei herkömmlichem Diesel, sauber halten, übergelaufenen Kraftstoff am besten sofort mit Wasser abwaschen
Übliche Kontrolle des Kraftstoffsystems auf Leckagen
zukünftige Besteuerung (ab August 2006 9 Cent pro Liter, ab 2008 stufenweise jährlich 6 Cent bis 2011)
Bei der Anwendung von Biodiesel ist zu beachten, dass die mit dem Kraftstoff in Kontakt kommenden Kunststoffteile, wie z.B. Schläuche und Dichtungen, beständig gegenüber Biodiesel sein müssen. Auskunft hierüber erteilen die Vertragswerkstätten, Werksvertretungen und Hersteller von Fahrzeugen.

[Bearbeiten] Probleme bei der Umstellung und Verwendung von Biodiesel im Kfz

Wenn man auf Biodiesel umstellen will, kann die Informationspolitik des Fahrzeugherstellers zum großen Problem werden. Oft erhält man erst auf Nachfrage Auskunft, ob der jeweilige Fahrzeugtyp für Biodiesel freigegeben ist. Obwohl es Biodiesel nun bereits seit mehr als 10 Jahren auf dem Markt gibt, sind die meisten Autos noch immer nicht serienmäßig RME-tauglich.

Betankt man ein nicht RME-festes Fahrzeug mit Biodiesel, zersetzt dieser in kurzer Zeit die treibstoffführenden Schläuche und Dichtungen. Auch Dichtungen in der Einspritzanlage und Zylinderkopfdichtungen können betroffen sein. Der Grund ist, dass Biodiesel ein gutes Lösungsmittel ist. Es löst die in Dichtungen und Schläuchen enthalten Weichmacher heraus. Ohne Weichmacher wird das Material dann spröde und undicht. Sind diese Teile nicht auch speziell für die alternative Biodiesel-Verwendung ausgelegt, können sie angegriffen werden und es besteht die Gefahr von (mitunter sehr teuren) Schäden.

Ein weiteres Problem stellt der Kraftstoffeintrag ins Motoröl insbesondere bei direkteinspritzenden Dieselmotoren dar. Wie beim Normaldieselbetrieb auch, gelangt unverbrannter Kraftstoff an die Zylinderwand und damit in den Schmierkreislauf. Da RME gegenüber Diesel einen höheren Siedepunkt hat, dünstet es im heißen Motoröl praktisch nicht mehr aus, was zu einer schleichenden Erhöhung der Kraftstoffkonzentration im Motoröl führt. Nun kommt die geringere chemische Stabilität des RME zum Tragen: Durch hohe örtliche Temperaturen im Schmierkreislauf zersetzt sich RME allmählich (siehe auch Cracken, Verkokung, Polymerisation), was zu festen oder schleimartigen Rückständen führt. Dies und die allgemeinen Verschlechterungen der Schmiereigenschaften des Motoröls bei hoher Kraftstoffkonzentration kann zu erhöhtem Motorverschleiß führen, weswegen bei PME-Betrieb kürzere Ölwechselintervalle notwendig sind. Bei vielen aktuellen KFZ-Dieselmotoren ohne Treibstoffsensor ist die automatische Wartungsintervallanzeige für die Anzeige des Ölwechsels daher unbrauchbar. Der Ölwechsel sollte stattdessen einfach nach km-Stand vorgenommen werden.

Ein Vorteil des PME kann sich im praktischen Einsatz in Kraftfahrzeugen auch als Nachteil auswirken: Die gute biologische Abbaubarkeit. Sie geht einher mit einer schlechten Alterungsbeständigkeit. Bakterienbefall, Oxidation und Wasseranreicherung verschlechtern die Eigenschaften des PME nach langer Lagerung. PME wird deshalb für selten bewegte Fahrzeuge nicht empfohlen. Überaltertes PME (bzw. PME schlechter Qualität) kann zu Korrosion und/oder erhöhtem Verschleiß an elementaren Teilen der Einspritzpumpe führen. Die Folgen sind Funktionsstörungen und vorzeitiger Ausfall.

Neuere Motoren, die nicht PME-zertifiziert sind, können darüber hinaus auf Grund der anderen Verbrennung Probleme mit der Motorelektronik bekommen, die fest auf normalen Dieselkraftstoff eingestellt ist. Fahrzeuge mit bestimmten Rußpartikelfiltern haben technische Probleme, wenn diese Systeme darauf ausgelegt sind, alle 500 - 1.000 km die Einspritzmenge zwecks Verbrennung der Partikel im Filter zu erhöhen. Beim Einsatz von Biodiesel ist nach bisherigen Kenntnissen kein Nachbrennen des Filters erforderlich, bzw. die sonst notwendige Temperaturerhöhung des Abgases kann durch katalytische Effekte, aber auch durch Beheizung vermieden werden. Es wird deshalb in Zukunft Kraftstoffsensoren geben, die die Kraftstoffqualität erkennen und die Einspritzung anpassen (managed engine).

Gefördert durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V., die Volkswagen AG, die Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e. V. sowie durch die Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e. V. (UFOP) hat die Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) im Rahmen eines Projektvorhabens erfolgreich einen Sensor entwickelt, der dem Motormanagement die Information vermittelt, welcher Kraftstoff bzw. welches Kraftstoffgemisch aktuell eingesetzt wird.

Einspritzmenge und -zeitpunkt können so jeweils optimiert werden. Der Sensor basiert auf einem kapazitiven Messverfahren, welches die Dielektrizitätszahl in den verschiedenen Kraftstoffen misst und in ein proportionales Spannungssignal umwandelt. So wird es möglich, unabhängig vom verwendeten Kraftstoff und dessen Mischungsverhältnis, die gesetzlichen Abgasnormen einzuhalten.

Erfahrungen im PKW und Nutzfahrzeugbereich zeigen, dass es nach mehrjährigem Verbrauch von Biodiesel zu Schädigungen der Kraftstoffpumpe kommen kann. Das betrifft besonders die direkteinspritzenden Pumpe-Düse Motoren. Demnach wurde zwar das Fahrzeug für Biodieselbetrieb freigegeben, jedoch verweigert der Hersteller der Einspritzpumpen (Bosch) dem Fahrzeughersteller eine offizielle Freigabe für RME. Angeblich sollen die gegenüber Mineraldiesel kleineren RME-Moleküle in den feinen Kanälen bei den hohen Drücken keine ausreichende Schmierfähigkeit besitzen und damit erhöhten Verschleiß verursachen. Trotz der sonst beobachteten sehr guten Eigenschmierfähigkeit des Biodiesels soll dies für o.a. PD Einspritzeinheiten nicht gelten.

Dem widersprechen allerdings vom BMFT geförderte Prüfstandsversuche bei der PORSCHE AG, die an einem MERCEDES-BENZ-Motor im Biodiesel-Betrieb auch nach 500 Stunden Laufzeit hohe Sauberkeit und eine Verschleißminderung um 60% im Vergleich zum Normalbetrieb mit üblichem Dieselkraftstoff aufzeigten.

Erfolgreicher Flotteneinsatz im Busbereich der Grazer Verkehrsbetriebe (Biodiesel aus gebrauchten Pflanzenölen)

Eine Untersuchung der Darmstädter Materialprüfungsanstalt hat 1999 gezeigt, dass Korrosionsschutzschichten wie Verzinkung von Biodiesel angegriffen werden können. Kritisch war hierbei, dass Biodiesel leicht hygroskopisch wirkt und in einem eventuellen Wassergehalt freie Fettsäuren den pH-Wert senken. Durch eine Beimischung konventionellen Diesels wird dieser Effekt allerdings vollständig verhindert.

Auch wenn der Motor selbst ab Werk für Biodieselbetrieb freigegeben ist, muss dies jedoch für Zusatzaggregate, wie z.B. eine Standheizung, nicht gelten. Beim Kauf eines für den Biodieselbetrieb vorgesehenen Fahrzeugs ist also darauf zu achten, dass wirklich alle verbauten Komponenten biodieseltauglich sind.

Wegen der etwas geringenen Energiedichte können Leistungseinbußen von etwa 5 % bzw. geringfügig erhöhter Treibstoffverbrauch von etwa 5 % auftreten.

Kleine Mengen von Biodiesel lassen sich problemlos mit herkömmlichen Diesel mischen. Seit dem 1. Januar 2004 ist eine Beigabe von 5 % gesetzlich erwünscht und wird von Mineralölgesellschaften in Deutschland umgesetzt. Eine technische Freigabe der Fahrzeughersteller ist hierfür nicht erforderlich. Für wesentlich höhere Beimischungen sollte der Motor allerdings biodieselfest sein.

[Bearbeiten] Marktchancen von Biodiesel

Der Biodiesel gilt damit derzeit als einer der umweltverträglichsten Kraftstoffe auf dem Markt. Obwohl heute (2006) an sehr vielen Tankstellen (1900 Tankstellen in Deutschland) Biodiesel getankt werden kann, wird dies von vielen Konsumenten jedoch nicht genutzt. Dies hat mehrere Gründe: Viele Autofahrer vertrauen dem neuen Kraftstoff nicht, da sie über ihn nichts wissen, was sie verunsichert. Viele Autofahrer wissen nicht, ob ihr Auto für Biodiesel freigegeben wurde. Schliesslich war es bis vor Kurzem schwierig, eine Biodiesel-Tankstelle in der Nähe einer Autobahn zu finden.

Auch auftretende technische Probleme sorgen für Zurückhaltung. Beispiel: Eine große Zahl von Fahrzeugen des Volkswagenkonzerns (alle Marken) ist zwar explizit für den Betrieb mit Biodiesel freigegeben, aber dennoch ergeben sich in manchmal (angeblich meist nach einer Motorlaufleistung von 70-100 Tausend Kilometern, obwohl genaue Erhebungen fehlen) Undichtigkeiten an den verbauten Einspritzpumpen der Firma Bosch, offenbar verursacht durch ungeeignetes Dichtungsmaterial (Schaden ca. 1000 Euro bei Austausch der kompletten Pumpe, bei Austausch nur des Dichtungmaterials ca. 500 Euro). Bosch hat interessanterweise für diese Einspritzpumpen keine Biodieselfreigabe erteilt, dennoch tut dies Volkswagen. Da Bosch die Probleme offenbar bis heute nicht gelöst hat, hat Volkswagen nun die Konsequenzen gezogen und den Golf V nicht mehr für den Betrieb mit Biodiesel freigegeben. (Der Hauptgrund ist jedoch ein anderer: Mit Biodiesel produzieren ihre Motoren mehr Stickoxid, als die Euro-4-Abgasnorm zulässt. Ein neuer Sensor für die Einspritzanlage soll Abhilfe schaffen.)

Es wird jedoch auch von Problemen mit der Einspritzpumpe berichtet von Besitzern, die keinerlei Biodiesel tanken. „RME ist ein biologisches Produkt. Dieses biologische Produkt kann durch Oxidationsprozesse unter anderem auch Feststoffe bilden. Diese Feststoffe können den Kraftstofffilter verstopfen.“ Das hört sich harmlos an, ist es aber nicht. Und das wissen auch die Produzenten von RME. Denn geht der Kraftstofffilter zu, baut sich plötzlich Unterdruck in der Einspritzpumpe auf. Die Dichtungen geben nach und die Pumpe leckt. Deshalb öfter den Kraftstofffilter wechseln.

Mangelnde Informationen für den Verbraucher und Haftungsfragen bei biodieselbedingten Spätschäden dürften die größten Probleme bezüglich einer breiteren Akzeptanz des Biodiesels sein. Wenn sich Biodiesel in den nächsten Jahren stärker durchsetzen soll, müssen die Autofahrer über den Biodiesel aufgeklärt werden. Früher oder später werden wir zwangsläufig auf alternative Rohstoffe umsteigen müssen, nämlich wenn die Erdölvorräte erschöpft sind. Doch auch wenn alle Anbauflächen von Biodiesel ausgenutzt würden, könnte man lediglich rund 5 bis 10 % des Kraftstoffverbrauchs damit decken. Europaweit ist auch des Öfteren von Überlegungen zu hören, dem herkömmlichen Dieseltreibstoff in Zukunft ca. 3 bis 5 % Biodiesel hinzuzufügen, da dieser Biodiesel-Anteil auch für nicht vorbereitete Fahrzeuge als unbedenklich gehandelt wird. In Frankreich wird dies seit längerem praktiziert: dem gewöhnlichen Diesel wird genau diejenige Menge Biodiesel beigemischt, die die französische Landwirtschaft in der Lage ist zu produzieren. Dort haben die normalen Dieselqualitäten einen Biodieselanteil von 5%. Dadurch werden technische Nachteile (Korrosion, Aufweichen s.o.) vermieden und der faktische Marktanteil des Biodiesels ist deutlich höher als in Deutschland. Biodiesel verbessert hier die Eigenschaften des mineralischen Diesels, indem die Cetanzahl und die Schmierfähigkeit des Kraftstoffs erhöht sowie die Verbrennung aufgrund des Sauerstoffanteils verbessert wird.

Auch in Deutschland wird dies inzwischen bei ARAL und Shell seit Anfang 2004 (aber derzeit [Sommer 2005] noch nicht deutschlandweit) bei den normalen Dieselsorten auf Grundlage der EU−Direktive 2003/30/EC (Mai 2003) umgesetzt. Diese fordert die Sicherstellung durch die EU-Mitgliedsstaaten, dass ab 31. Dezember 2005 mindestens 2 % und bis zum 31. Dezember 2010 mindestens 5,75 % der zum Transport bestimmten Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen stammen, im wesentlichen also biogenen Ursprungs sind. In Österreich wurde die EU-Direktive teilweise früher umgesetzt und ab 1. November 2005 nur mehr Diesel mit 5 % Zusatz aus biogenen Quellen angeboten.

[Bearbeiten] Qualitätsstandards

Das Europäisches Komitee für Normung hat im Jahr 2003 für Biodiesel den Standard EN14214 festgelegt. Damit werden Grenzwerte u.a. für die Dichte, Viskosität, chemische Zusammensetzung und den Flammpunkt des Biodiesels definiert. Biodiesel, das aus reinem Soja- oder Palmöl hergestellt wurde, kann die Norm EN14214, anders als die US-amerikanische Norm ASTM D 6751, bislang nicht erfüllen.

[Bearbeiten] Alternativen zu Biodiesel

Als eine Alternative zu Biodiesel wird der Kraftstoff Pflanzenöl ("Pöl") in Betracht gezogen, bei dem der hohe Aufwand für die Veresterung entfällt. Je nach Motortyp ist hierfür eine Anpassung einiger Parameter des Dieselmotors nötig, um ihn auf die vom Dieselkraftstoff abweichenden physikalischen Eigenschaften einzustellen.

Die Erzeugung von dieselähnlichen Kraftstoffen BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquids) aus anderen organischen Stoffen wie Holz oder organischen Abfallprodukten (in Deutschland unter dem Namen SunDiesel) ist noch in der Entwicklungsphase. Erste Versuche laufen seit April 2003 mit diesem synthetischen Biokraftstoff in Sachsen (Choren Industries) mit Unterstützung des Deutschen Bundesministeriums für Wirtschaft in Kooperation mit der DaimlerChrysler AG und der Volkswagen AG. Bisher wird mit einer Anlage von 200.000 Jahrestonnen in 2010 gerechnet. Bis zur Marktreife wird eine Übergangslösung mit Synfuel arbeiten, das aus fossilen Ressourcen hergestellt wird (GTL, CTL), daher erscheint Biodiesel derzeit als die einzige Möglichkeit, in größerem Umfang Fahrzeuge CO₂-neutraler zu betreiben.

[Bearbeiten] Politik

[Bearbeiten] Europäische Union

Die Europäische Union hat in ihrer Biokraftstoff-Richtlinie festgelegt, dass alle Mitgliedsstaaten bis zum Jahr 2005 zwei Prozent des Kraftstoffverbrauchs und bis 2010 5,75 % desselben durch Biokraftstoffe ersetzt werden sollen. Dies kann durch Nutzung der Biotreibstoffe in Reinform oder als Beimischung erfolgen.

[Bearbeiten] Deutschland

In Deutschland darf der herkömmliche (Mineralöl-)Diesel seit 2004 mit bis zu 5 Prozent Biodiesel gestreckt werden.

Der Bundestag verabschiedete am 29. Juni 2006 nach langem Streit in der Koalition das Energiesteuergesetz, das die schrittweise Besteuerung von Biodiesel und Pflanzenöl (als Treibstoff) vorsieht. Für beide Stoffe soll ab 2012 der volle Mineralölsteuersatz gelten. Reiner Biodiesel wird ab August 2006 mit neun Cent pro Liter besteuert. In Stufen von sechs Cent wird die Steuer ab 2008 jedes Jahr bis 2011 erhöht. Ab 2012 greift dann ein Steuersatz von 45 Cent. Er liegt damit zwar um zwei Cent unter dem Satz für fossile Brennstoffe, allerdings ist der Brennwert von Biosprit auch entsprechend geringer. Auch reines Pflanzenöl, das zunächst steuerfrei bleiben sollte, wird ab 2008 in Stufen von acht Cent besteuert.

Deutschland ist gegenwärtig der weltweit größte Markt mit einer Erzeugerkapazität von 2,5 Millionen Tonnen Rapsöl im Jahr 2005, wovon etwa 1 Million Tonnen im technischen Bereich verwendet werden. In Deutschland wird Raps auf 1,3 Millionen Hektar angebaut.

Als weitere Rohstoffquelle für Biodiesel wird verstärkt Biomasse in Form von BtL-Kraftstoff verarbeitet werden.

Zur Erinnerung an den 10. August 1893, an dem der von Rudolf Diesel in Augsburg entwickelte Dieselmotor zum ersten Mal aus eigener Kraft lief, ist der 10. August der International Biodiesel Day.

[Bearbeiten] Statistik

Absatzzahlen von Biodiesel als Reinkraftstoff in Deutschland:

2001 163,2 Mio. Liter
2002 189,6 Mio. Liter
2003 360,2 Mio. Liter
2004 376,6 Mio. Liter (erhältlich an 1900 Tankstellen)

Nach Angaben der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP) Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP)</ref> ist der Absatz von Biodiesel im Jahre 2004 auf 330'000 Tonnen nach 287'000 Tonnen im Vorjahr an den Tankstellen gestiegen. An manchen Tankstellen ist oft kein Biodiesel vorhanden. Der Rest der im Jahre 2004 produzierten 1,1 Mio. Tonnen ging direkt an Großverbraucher und als Beimischung zum Dieselkraftstoff.

Absatzzahlen von Biodiesel gesamt in Deutschland in Tonnen ^[15]:

2000 340.000 Tonnen
2001 450.000 Tonnen
2002 550.000 Tonnen
2003 800.000 Tonnen
2004 1.200.000 Tonnen
2005 1.800.000 Tonnen

[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Literatur

Biodieselverbrauch um 45 Prozent gestiegen in Wikinews, 12.07.05
Trittin empfiehlt Umstieg auf Biodiesel und Erdgas in Wikinews, 28.08.05
Sven Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2. Aufl., Jan. 2005, ISBN 3937863052, 19,90 EUR
Greenpeace: Bio-Diesel: Mogelpackung auf Kosten der Umwelt., 20.04.06
Rettet den Regenwald e.V.: Kahlschlag-Diesel, nein danke!, RegenwaldReport 02/2006
Ernst Schrimpff: Reduziert der Anbau von Energiepflanzen den Anbau von Nahrungsmitteln? bei Bundesverband Planzenöle Seite aufgerufen am 7.9.06
Nicht förderwürdig - Biogas versus Biodiesel in der tageszeitung, 20.05.06
VDA: Mehr Biodiesel ist machbar in Auto Motor und Sport, 05.09.2005
Umweltbundesamt: Biodiesel

[Bearbeiten] Weblinks

270 Biodiesel-Tankstellen entlang der deutschen Autobahnen sortiert nach Autobahn- und Autobahnausfahrtsnummern
ADAC-Liste biodieseltauglicher Fahrzeuge
Verband Deutscher Biodieselhersteller Alles über Biodiesel
Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel eV Die AGQM informiert über Fakten zum Biodiesel, sowie das Qualitätsmanagement-System. Außerdem Tankstellensuche.
Bio im Tank - Chancen, Risiken, Nebenwirkungen Dokumentation einer Fachtagung 2005
/ Biodiesel in den USA

[Bearbeiten] Quellen

↑ Richtlinie 2003/30/EG zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuerbaren Kraftstoffen im Verkehrssektor
↑ Greenpeace „Biodiesel keine saubere Alternative“
↑ Mineralölwirtschaftsverband e.V.
↑ Statistisches Bundesamt Deutschland Bodenflächen nach Art der tatsächlichen Nutzung in Deutschland
↑ Heise Newsticker Studie von Forschern der Universität Minnesota
↑ http://www.umweltbundesamt.de/wgs/ Wassergefährdende Stoffe - Umweltbundesamt
↑ http://www.umweltbundesamt.de/verkehr/kraftubst/kraftstoff/biodiesel/biodiesel.htm Umwelt und Verkehr - Kraft- und Betriebsstoffe
↑ http://www.eurosolar.org/new/de/politik/Pflanzenoel.html Argumentation Pflanzenöl
↑ http://www.bundesverband-pflanzenoele.de/pdf/ENERGIE_2.PDF Vorteile von Pflanzenöl - Bundesverband Pflanzenöle
↑ ^a ^b Die Welt: Bio-Diesel setzt deutlich mehr Krebs erregende Stoffe frei
↑ Landbauforschung Völkenrode, SH 252: "Systematische Untersuchungen der Emissionen aus der motorischen Verbrennung von RME, MK1 und DK"
↑ Greenpeace: Biodiesel: Mogelpackung auf Kosten der Umwelt
↑ ^a ^b fehlende Quelle
↑ http://www.biodiesel.de/index.php3?hid=00412 Freigabedatenbank und Kontaktinformationen der Fahrzeughersteller
↑ http://www.ufop.de/downloads/Biodieselb_dt_230206.pdf Absatzzahlen von Biodiesel nach UFOP

Von „http://de.wikipedia.org../../../b/i/o/Biodiesel.html“

Kategorien: Bioenergie | Kraftstoff

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