Holz im Tank

11.05.2010: Der ansteigende Energiebedarf bei abnehmenden Öl- und Erdgasreserven, verbunden mit einer zunehmenden Freisetzung des Klimagases CO2 ist eines der drängendsten Probleme unserer Zeit. Biokraftstoffe könnten Teil einer Antwort auf diese Herausforderung sein. Jean-Paul Lange und seine Kollegen von Shell in Amsterdam, Hamburg und Cheshire (Großbritannien) haben nun eine vielversprechende neue Generation Biokraftstoffe auf Holzbasis entwickelt. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnten heutige Fahrzeuge ohne Modifikationen damit fahren und das derzeitige Tankstellennetz nutzen.

Die erste Biokraftstoff-Generation basierte auf Zuckern, Stärke und pflanzlichen Ölen. Da diese Rohstoffe vor allem aber als Nahrungsmittel gebraucht werden, können auf diese Weise nicht die im Transportsektor benötigten Mengen gedeckt werden. Eine interessante Alternative stellt Lignocellulose (von lat. lignum: Holz) dar, aus der die Zellwand verholzter Pflanzen bestehen. Dieser Rohstoff ist weiter verbreitet, kostengünstiger und seine Verwendung lässt sich „nachhaltiger“ gestalten. Allerdings ließ sich Lignocellulose bisher nur durch komplexe und teure Aufarbeitung zu Biokraftstoffen veredeln.

Es gibt aber eine Verbindung, die durch einfache saure Hydrolyse möglicherweise aus Lignocellulose gewonnen werden könnte: Lävulinsäure, ein Produkt, das sonst meist aus Glucose hergestellt und unter anderem als Zusatzstoff in der Kosmetik-, Kunststoff- und Textilindustrie verwendet wird. Aus Lävulinsäure ließen sich bisher jedoch noch keine Kraftstoffe mit zufriedenstellenden Eigenschaften gewinnen.

Lange und seine Mitarbeiter fanden nun den richtigen Kniff: Sie hydrieren Lävulinsäure in einem neu entwickelten Verfahren zunächst zu Valeriansäure, die sie dann zu Valeraten verestern. So entsteht eine neue Familie von Kraftstoffen, die so genannten „valerischen Biokraftstoffe“. Sie lassen sich, je nachdem mit welchen Reaktionspartnern sie verestert werden, in Form von Biobenzin oder Biodiesel herstellen und sind mit den derzeitigen Kraftstoffen mischbar. Heutige Fahrzeuge können damit fahren, ohne dass ihre Motoren umgerüstet werden müssten, ebenso könnte das aktuelle Tankstellennetz für den Vertrieb genutzt werden.

Die neuen Kraftstoffe haben eine lange Liste harter Tests bestanden. In einem Praxistest wurden zudem zehn gängige Fahrzeugtypen, neu und gebraucht, ausschließlich mit einer Mischung aus normalem Benzin mit 15 Vol% des valerischen Biobenzins betankt und auf die Straße geschickt, um 500 km pro Tag zurückzulegen. Nach insgesamt 250.000 km Fahrstrecke waren keine Beeinträchtigungen von Fahrverhalten, Motor, Tank oder Benzinleitungen zu verzeichnen.

Originalveröffentlichung: Jean-Paul Lange et al.; "Valeric Biofuels: A Platform of Cellulosic Transportation Fuels"; Angewandte Chemie 2010