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Ethanol-Kraftstoff



Allgemeines
Name E85
Andere Namen --
UN-Nummer 1993/1170
Gefahrnummer 33
Kurzbeschreibung Kraftstoff zum Betrieb von angepassten Ottomotoren im Verhältnis 85% Ethanol zu 15% Benzin
Farbe herstellerabhängig
Eigenschaften
Aggregatzustand flüssig
relative Atommasse 46,06913 g/mol
Dichte bei 15°C 780 kg/m³
Kohlendioxidemissionen bei Verbrennung ca. 0,95 Nm³/kg Brennstoff bei Wassergehalt w ≈= 0%
Energiedichte (volumenbezogen) 6,28 kWh/l = 22,6 MJ/l
Schmelzpunkt ca. −114 °C
Siedebereich 55–180 °C (homogenes Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe)
Flammpunkt < -21 °C
Zündtemperatur 385°C
Dampfdruck 580 - 875 mbar
Löslichkeit wasserlöslich
Sicherheitshinweise
Explosionsgrenze 2,2–25,5 Vol.-%
Temperaturklasse T3
Explosionklasse AII
Oktanzahl min. 104 ROZ
WGK 3 (stark wassergefährdend)
R- und S-Sätze R: 11-37-38
S: (2-)7-9-16-33
MAK 1000 ppm
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ethanol kann als Treibstoff für Ottomotoren, Brennstoffzellen und Turbinen eingesetzt werden. Diese können entweder in Fahrzeugen (z.B. Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen) oder zur stationären Stromerzeugung eingesetzt werden. Dabei wird reines Ethanol (sog. E100) und Mischungen aus Ethanol mit Benzin oder anderen Alkoholen (z. B. Methanol) verwendet.

Ethanol wird zunehmend auch als Zusatz für Standardbenzin als Ersatz für Methyl-tert-butylether verwendet.

Das Benzin-Alkohol-Gemisch wird in den USA als Gasohol und in Brasilien als Gasolina Tipo C bezeichnet. In den USA sind die Mischungen E10 und E85, die jeweils 10 % bzw. 85 % Ethanol enthalten, verbreitet. In Brasilien haben die meisten Mischungen einen Ethanolanteil von 25 %.

Als Bioethanol (auch Agraralkohol) bezeichnet man Ethanol, das ausschließlich aus Biomasse (nachwachsende Kohlenstoffträger) hergestellt wurde. Die in der Biomasse enthaltene Stärke wird enzymatisch in Glukose aufgespalten und dieser anschließend mit Hefepilzen zu Ethanol vergoren. Wird das Ethanol aus pflanzlichen Abfällen, Holz, Stroh oder Ganzpflanzen hergestellt, bezeichnet man es auch als Zellulose-Ethanol. Chemisch gesehen gibt es keinen Unterschied zwischen Bioethanol und synthetisch hergestelltem Ethanol (aus fossilen Kohlenstoffträgern).

Im Zusammenhang mit dem Kyoto-Protokoll wird heute häufig über die Herstellung und den Einsatz von Biokraftstoffen debattiert. Aus Biomasse gewonnenes Ethanol ist ein nachwachsender Energieträger, der zwar gegenüber fossilen Energieträgern Vorteil im Bereich CO2-Ausstoß bietet, jedoch beim Anbau der Energiepflanzen mit hohen Belastungen an klimaschädlichen Gasen wie Distickstoffoxid einhergeht. Trotz einer positiven Energiebilanz wird diskutiert, wie umweltfreundlich die Herstellung von Ethanol angesichts des Bedarfs an Anbauflächen (Monokulturen) tatsächlich ist.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Inhaltsverzeichnis

Einsatz

Ethanol-Kraftstoff wird als Energieträger in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen verwendet. Insbesondere der Einsatz als Benzin-Ersatz bzw. Zusatz in Kraftfahrzeugen und neuerdings auch Flugzeugmotoren hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen.

Mischungen von Ethanol-Kraftstoff

Gängige Mischungen werden mit E2, E5, E10, E15, E25, E50, E85 und E100 bezeichnet. Die dem E angefügte Zahl gibt an, wie viel Volumenprozent Ethanol dem Benzin beigemischt wurden. E85 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 zum Teil deutlich gesteigert werden. 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 EG Verordnung 92/81/EWG Art.8.No.4.). In Schweden wurden auch Busse mit E95 getestet, wobei zusätzlich zum Benzin Additive Verwendung finden [1].

Die Norm DIN EN 228 lässt es zu, dem herkömmlichen Benzin bis zu 5 % Ethanol beizumischen (E5). Dies wird auch heute schon praktiziert, allerdings liegt der Ethanolanteil in Deutschland erst bei etwa 2 %. Normale Benzinmotoren können bis auf wenige Ausnahmen ohne Modifikation mit E10 betrieben werden. In einigen EU-Ländern (z. B. Polen, Tschechien, Deutschland) wird eine Zwangsbeimischung von Bioethanol geprüft.[2] In den USA wird bereits größtenteils E10 eingesetzt. Viele Fahrzeuge mit Ottomotor und geregeltem Katalysator verkraften rein funktionell auch E25, hierbei wird die großzügig dimensionierte Einspritzmengen-Korrekturregelung via Lambdasonde ausgenutzt. Die Kraftstoffschläuche (v.a. Naturgummi) sollten bei nicht vom Hersteller freigegebenem Ethanolbetrieb regelmäßig auf Aufquellen untersucht und ggf. gegen resistentere Materialien (z.B. Nitril oder Thermoplaste) ausgetauscht werden. Nach den ersten 1000 km ist aufgrund der schmutzlösenden Wirkung von Ethanol der Kraftstofffilter zu erneuern. In Brasilien mischt man 25 % Ethanol ins Normalbenzin. Die Hälfte aller dortigen PKW fahren bereits mit E85, 2 % sogar mit E100. Motoren, die mit reinem Alkohol betrieben werden können, werden dort in der Automobilindustrie seit 1979 und seit 2005 für Kleinflugzeuge verkauft. Japan will bald bis zu 10 % beimischen und verhandelt derzeit mit Brasilien über Alkohollieferungen.

In Bad Homburg eröffnete am 2. Dezember 2005 die erste öffentliche Bioethanol-Tankstelle für E85 Deutschlands. Der Preis pro Liter beträgt 92 Cent und ist somit in konventionellen Benzinfahrzeugen durch den 30%igen Mehrverbrauch für den Verbraucher nicht wirtschaftlicher als Eurosuper (1,35 €; Sep. 2007). Ein Mehrverbrauch an Ethanol ist vor allem durch den geringeren Heizwert des Kraftstoffs gegenüber Eurosuper bedingt. Ein Liter E85 hat einen Heizwert von ca. 22,6 MJ (Normalbenzin ca. 30,5 MJ; Superbenzin ca. 30,8 MJ; Super Plus ca. 30,7 MJ). Ein nicht speziell modifizierter Ottomotor erreicht durch den Einsatz von Ethanol keine Steigerung des Wirkungsgrades. Leistungssteigerungen oder eine Reduktion des Mehrverbrauchs durch höhere Verdichtungen werden durch die höhere Klopffestigkeit des Ethanols ermöglicht. Derzeit gibt es bereits ca. 60 Tankstellen, die Ethanol-Gemische anbieten.[3]

Modifikation der Verbrennungsmotoren

Je höher der Anteil von Ethanol in einer Benzin-Ethanol-Mischung, umso weniger ist er für unmodifizierte benzinbetriebene Motoren geeignet. Reines Ethanol reagiert mit oder löst Gummi sowie Kunststoffe (z.B. PVC) und darf daher nicht in unveränderten Fahrzeugen verwendet werden. Außerdem hat reines Ethanol eine höhere Oktanzahl als übliches Benzin, was eine Änderung des Zündzeitpunkts ermöglicht. Wegen des geringeren Heizwertes muss die Förderleistung der Einspritzdüsen angepasst werden. Reine Ethanolmotoren benötigen auch ein Kaltstart-System, um bei Temperaturen unterhalb 13 °C eine vollständige Verdampfung des Kraftstoffs in der Kaltlaufphase sicherzustellen. Bei 10 bis 30 % Ethanol-Anteil im Benzin sind gewöhnlich kaum Umbaumaßnahmen notwendig. Nicht alle großen Autohersteller garantieren eine störungsfreie Funktion des Motors bis zu einem Anteil von 10% Ethanol, weil z.B. unbeschichtete Aluminiumkomponenten angegriffen werden können. Seit 1999 werden eine zunehmende Anzahl von Fahrzeugen in der Welt mit Motoren ausgerüstet, die mit jedem möglichen Gemisch aus Benzin und Ethanol von 0 % Ethanol bis zu 100 % Ethanol ohne Änderung betrieben werden können.

In Europa ist Schweden bei der Beimischung von Ethanol Vorreiter. Ford verkaufte in Schweden bereits 15.000 Flexible Fuel Vehicle (FFV) (Stand: Dezember 2005). In Brasilien wurde im Dezember 2005 das dreimillionste FFV verkauft. Diese Fahrzeuge sind speziell für den Betrieb mit E85 konzipiert, das in Schweden bereits an 220 Tankstellen und in Brasilien flächendeckend verfügbar ist. Die FFV verbrauchen bei Betrieb mit E85 ca. 35 vol% mehr Kraftstoff gegenüber dem Standardbenzinmodell bei Leistungssteigerungen bis ca. 20% (Herstellerangaben). FFV 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 am Beispiel Saab 9-5 1000 Euro Aufpreis gegenüber dem Benzinmodell (Stand 2/2007). Ein spezieller Sensor stellt im Betrieb fortlaufend das Mischungsverhältnis fest und regelt den Verbrennungsvorgang.

Ethanol-Motoren sind nicht neu: Henry Ford entwarf nämlich das Ford Modell 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.

In Brasilien bieten beinahe alle Hersteller ethanol-taugliche Fahrzeuge an. Sie haben bei Volkswagen den Zusatz Totalflex oder bei Chevrolet (Opel/GM) Flexpower und haben teilweise sehr ökonomische Motoren (1.0 City Totalflex oder 1.0 VHC Flexpower).

Additiv ETBE

(Bio-)Ethanol ist Rohstoff für die Herstellung von Ethyl-tert-butylether (ETBE). ETBE kann zu einem Anteil von 15 % normalem Benzin beigemischt werden und erhöht die Klopffestigkeit des Treibstoffs.

Brennstoffzellen

  Hauptartikel: Brennstoffzelle, Wasserstoff

Wasserstoff wird ebenfalls als ein alternativer Treibstoff für Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen betrachtet. Wasserstoff ist jedoch schwer zu transportieren und zu speichern. Eine mögliche Lösung besteht darin, Ethanol für den Transport zu benutzen, dann katalytisch in Wasserstoff und Kohlendioxid zu trennen und den Wasserstoff in eine Brennstoffzelle zu übertragen. Alternativ dazu können einige Brennstoffzellen direkt mit Ethanol oder Methanol betrieben werden.

Anfang des Jahres 2004 zeigten Forscher der University of Minnesota einen einfachen Ethanol-Reaktor, der Ethanol in Wasserstoff mit Hilfe von Katalysatoren umwandelt. Das Gerät benutzt einen Rhodium-Cer-Katalysator für die erste Reaktion, die bei einer Temperatur von etwa 700 °C stattfindet. In dieser Reaktion werden Ethanol, Wasserdampf und Sauerstoff vermischt und große Mengen Wasserstoff produziert. Leider bildet sich dabei auch giftiges Kohlenmonoxid, das für die meisten Brennstoffzellen störend ist. Ein weitere Katalysator oxidiert das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid.

Siehe auch: Biowasserstoff, Wasserstoffantrieb, Solare Wasserstoffwirtschaft

Herstellung

Hauptartikel: Ethanol

Wie herkömmlicher Alkohol wird Bioethanol durch Fermentation (alkoholische Gärung) aus Zuckern mit Hilfe von Mikroorganismen gewonnen und anschließend durch thermische Trennverfahren aufgereinigt. Für den Einsatz als Treibstoffzusatz wird Bioethanol zusätzlich bis zu einer Reinheit von mehr als 99 % „getrocknet“. Alternativ stehen auch Synthesewege zur Verfügung, die von fossilen Kohlenstoffträgern ausgehen (siehe Hauptartikel Ethanol). Für den Kraftstoff-Einsatz wäre dies aber kaum sinnvoll, da hier gerade der beabsichtigte Zweck eine Substitution fossiler Energie-Rohstoffe ist.

Prozessschritte

Um den Zucker (Glucose) aus dem Rohstoff zu gewinnen, muss dieser je nach Art aufbereitet werden:

  • Stärkehaltige Rohstoffe wie Getreide werden vermahlen. Durch enzymatische Zerlegung wird in der Verflüssigung/Verzuckerung die Stärke in Zucker umgewandelt.
  • Zuckerhaltige Rohstoffe wie Melasse können direkt fermentiert werden.
  • Zellulosehaltige Rohstoffe wie Stroh müssen ebenfalls durch Säuren und Enzyme aufgespalten werden.

Das Produkt der Rohmaterialaufbereitung ist eine zuckerhaltige Maische, die in der Fermentation mit Hefe (Saccharomyces cerevisiae) versetzt wird. Es entsteht eine alkoholische Maische mit etwa 12 % Ethanolgehalt. Diese wird in der Destillation/Rektifikation bis zu einer Konzentration von 94,6 % zu sogenanntem Rohalkohol gereinigt (ein Azeotrop, das sich nicht mehr durch Destillation trennen lässt). In der Dehydrierung wird der verbleibende Wasseranteil von rund 5 % in einem Adsorptionsprozess mittels Molekularsieb entfernt. Das Endprodukt hat eine Reinheit von bis zu 99,95 %.

Diese hohe Reinheit ist erforderlich, wenn Ethanol mit Benzin gemischt werden soll. In diesem Gemisch würde sich nämlich das Wasser absetzen, mit entsprechenden Folgen im Motor. In Fahrzeugen, die mit reinem Alkohol betrieben werden (wie in den Anfängen in Brasilien) kann auch wasserhältiger, also nicht dehydrierter Rohalkohol eingesetzt werden.

Nebenprodukte

Als Nebenprodukt entsteht Schlempe, welche die Reststoffe der Maische abhängig vom Rohmaterial enthält. Getreideschlempe enthält u.a. Proteine und wird getrocknet als Futtermittel vermarktet (DDGS). Melasseschlempe wird neben Tierfutterzusatz auch als Dünger eingesetzt oder aber zur Dampferzeugung für die Ethanolanlage verbrannt.

Rohstoffe

Als Rohstoffe sind in Lateinamerika Zuckerrohr (ergibt z. B. Cachaça) bzw. Zuckerrohr-Melasse (ergibt Rum) – (Melasse ist ein Nebenprodukt aus der Zucker Herstellung) – und in Nordamerika Mais von größter Bedeutung, denn sie liefern hohe Gehalte an Zucker und Stärke, die nach enzymatischer Aufspaltung als Glukose zur Ethanolproduktion durch Hefen genutzt werden. Die anfallenden Faserstoffe (Bagasse) aus der Zuckerrohrnutzung sind schwer zu entsorgen, die Vinasse die bei der Melassevergärung zurückbleibt, wird agrartechnisch z. B. als Futter- und Düngemittel genutzt, die Schlempe aus der Maisnutzung kommt in getrockneter Form als Maiskleberfutter (dried distillers grains and solubles, DDGS) auch auf den europäischen Markt. Mais als Rohstoff ist für Europa uninteressant, aber Zuckerrüben und Zuckerrüben-Melasse, Kartoffeln so wie die verschiedenen Getreide-Arten werden bereits eingesetzt.

Die Bagasse aus der Zuckerrohrvergärung wird aufgrund des geringen Nährwertes nicht direkt als Futtermittel für die Tierernährung eingesetzt. Oft jedoch wird die Restenergie der Bagasse über eine teils mehrstufige Methanvergärung in den Energiekreislauf der Destillerie zurückgeführt, wodurch die Kosten je Einheit produzierten Ethanols reduzierbar sind. Die Entwicklung der Technik schreitet auf diesem Gebiet rasant voran, so dass zukünftig Anlagen, die Wasser in beinahe Trinkwasserqualität abgeben, vorstellbar sind. Schwachpunkt dieses Ansatzes und auch der bisher sehr konkurrenzfähigen lateinamerikanischen, auf Zuckerrohr basierenden Biokraftstoffproduktion ist die alleinige Ausrichtung auf die produzierte Menge Ethanol. Trotz mangelnder Flexibilität liegt der große Vorteil der Zuckerrohrnutzung jedoch in der günstigeren Rohstoffbasis, dem deutlichen Standortvorteil und dem geringeren Kapitalaufwand durch den Verzicht auf großvolumige Trocknungsanlagen. Derzeit sind Unternehmungen dieser Art die günstigsten Anbieter von Ethanol auf dem Weltmarkt und stellen das Modell dar, das Neueinsteiger wie Indien und Thailand wählen.

Die Produktion aus Stärke und Zuckerrohr wird den langfristig steigenden Bedarf an Bioethanol nicht decken können. Die nur begrenzt zur Verfügung stehenden landwirtschaftlichen Anbauflächen, ökologische Probleme bei der notwendigen Intensivierung der Landwirtschaft und die Konkurrenz zum Lebensmittelmarkt stehen einer großflächigen Produktion von Bioethanol auf diesem herkömmlichen Wege entgegen. Eine kostengünstige und umweltschonende Alternative wäre, die für den Menschen als Nutzpflanzen weniger interessanten Pflanzen oder Pflanzenabfälle zu nutzen. Diese hauptsächlich aus Zellulose, Hemizellulose und Lignin bestehenden Materialien fallen in hohen Mengen an und sind billig. Ideal wäre dabei ein Verfahren, in dem in sogenannten Bioraffinerien die Zellulose und Hemizellulose in vergärbare Zucker umgewandelt und von den Hefen direkt in Ethanol vergoren werden. Das Lignin könnte als Brennstoff zum Antreiben des Prozesses benutzt werden. Allerdings verhindern zur Zeit noch einige technische Schwierigkeiten den Einsatz dieses Verfahrens. Zum einen ist der Abbau von Zellulose und Hemizellulose zu vergärbaren Zuckern aufgrund der komplexen Struktur dieser Verbindungen im Gegensatz zur Verzuckerung von Stärke schwierig und langsam. Zum anderen können die meisten der zur Ethanolproduktion verwendeten Mikroorganismen nicht alle aus der Hemizellulose freigesetzten Zuckerarten vergären. Für einen wirtschaftlich ausgereiften Prozess ist dies jedoch eine wichtige Voraussetzung. Einen großen Fortschritt in dieser Richtung haben Forscher der Goethe-Universität Frankfurt gemacht, die eine neue Hefe konstruiert haben, die in der Lage ist, nahezu alle in Pflanzenabfällen vorhandenen Zuckerarten, die Hexosen und die Pentosen, zu Ethanol zu vergären.

Geschichte und Verwendung in ausgewählten Ländern

Geschichte

Nikolaus August Otto verwendete 1860 Ethanol als Kraftstoff in den Prototypen seines Verbrennungsmotors.

Der Autoindustrielle Henry Ford konzipierte sein legendäres T-Modell, mit dem er die Serienproduktion von Autos revolutionierte, auf der Grundlage, dass Ethanol der eigentliche Kraftstoff für dieses "Volks-Auto" sei. Ford glaubte, dass Ethanol der Treibstoff der Zukunft sei, der zugleich der Landwirtschaft neue Wachstumsimpulse bringen würde: "The fuel of the future is going to come from fruit like that sumach out by the road, or from apples, weeds, sawdust – almost anything".

Aufgrund der Versorgungslage bei Benzin gab es in Deutschland mit der 1925 gegründeten Reichskraftsprit (RKS) einen Hersteller von "Spiritus" (Kartoffelschnaps zur Verwendung als Ottokraftstoff. Allerdings diente der Einsatz weniger als Mittel zur Erhöhung der Klopffestigkeit, sondern vielmehr zur Unterstützung der anbauenden Landwirtschaft. Die RKS vertrieb ihr Benzin-Gemisch mit einem ca. 25-prozentigen Anteil "Spiritus" unter dem Markennamen Monopolin. 1930 trat in Deutschland die Bezugsverordnung von Spiritus zu Treibstoffzwecken für alle Treibstofffirmen in Kraft. Jeweils 2,5 Gewichtsprozente der produzierten oder eingeführten Treibstoffmenge waren von der Reichsmonopolverwaltung zu beziehen und dem Benzin beizumischen. Diese Quote erhöhte sich bis Oktober 1932 schrittweise auf 10 %.

In den folgenden Jahrzehnten wurde Erdöl zur vorrangigen Energiequelle. Erst mit den Ölkrisen der 1970er Jahre fand Ethanol als Kraftstoff neues Interesse. Ausgehend von Brasilien und USA wurde die Nutzung von Ethanol aus Zuckerrohr und Getreide als Treibstoff für Autos zunehmend durch Regierungsprogramme unterstützt. Eine globale Ausweitung dieser Bestrebungen entstand infolge des Kyoto-Protokolls.

Die Weltproduktion betrug 2006 rund 50 Milliarden Liter, Tendenz stark steigend.  

Brasilien

In Brasilien wurde in den 1980er Jahren - als Alternative zu den devisenintensiven Ölimporten - mit dem sogenannten "Proàlcool"-Programm eine ausgeprägt einheimische Industrie für Ethanol-Kraftstoff aufgebaut, die auf Produktion und Raffination von Zuckerrohr basiert. Durch die hohen Weltmarktpreise für Zucker in den 1990ern kam die Ethanolproduktion fast zum Erliegen, doch in den letzten Jahren ist ein enormer Aufschwung zu verzeichnen. In den Anfängen wurde reines Ethanol verwendet, wofür eigene Motore erforderlich sind. Mittlerweile werden fast ausschließlich sogenannte Flexible Fuel Vehicles eingesetzt, die in der Lage sind, jegliche Mischung von Benzin und Ethanol zu verbrennen.

Brasilien produziert ungefähr 15 Milliarden Liter (4 Milliarden Gallonen) Ethanol pro Jahr und war bis 2005 der weltweit größte Ethanol-Kraftstoff-Hersteller und -Verbraucher (mittlerweile von den USA überholt). Durch die Verbrennung der zuckerlosen Rückstände des Zuckerrohrs (Bagasse) zur Gewinnung von Strom und Prozesswärme haben die Ethanol-Fabriken in Brasilien eine positive Energiebilanz. In Brasilien muss Benzin mindestens einen Anteil von 20 bis 25 % Alkohol haben.

USA

  Auch in den USA führte der Öl-Schock Mitte der 1970er zu einem nationalen Treibstoff-Ethanol-Programm, um die Abhängigkeit von Ölimporten zu verringern. Steuererleichterungen für Treibstoffmischungen mit Ethanol aus Getreide ("Gasohol" = E10) ermöglichten die Entwicklung einer Treibstoffethanol-Industrie.

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 für Biokraftstoffe, hauptsächlich für Benzin. Allein die Einnahmeausfälle durch Befreiung von der Verbrauchssteuer wurden auf 1,4 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt. Ein anderes US-Bundesprogramm garantierte ein Darlehen für den Anbau von Pflanzen für die Ethanolproduktion und im Jahr 1986 gaben die USA den Ethanolherstellern sogar kostenloses Getreide.

Mit dem "Clean Air Act" kam in den 1990ern ein weiterer Aspekt für den Einsatz von Ethanol: die Verbesserung der Luftqualität in den Großstädten durch Senkung von Emissionen aus dem Straßenverkehr. Im August 2005 unterschrieb der amerikanische Präsident George W. Bush ein umfassendes Energiegesetz, das unter anderem eine Steigerung der Produktion von Ethanol und Biodiesel von 14,8 auf 27,8 Milliarden Liter (bzw. von 4 auf 7,5 Milliarden US-Gallonen) innerhalb der nächsten zehn Jahre vorsieht.

Die Herstellung und Nachfrage von Ethanol wächst in den USA damit ständig an. Ungefähr 700 von insgesamt 165.000 Tankstellen besitzen Zapfsäulen mit E85. Ethanol ist vor allem im Mittleren Westen und in Kalifornien erhältlich, wo auch das meiste Ethanol raffiniert wird. Seit Juni 2006 liegt die Kapazität bei 18 Milliarden Liter (4,8 Milliarden Gallonen) Ethanol pro Jahr. Kapazitäten zur Produktion von weiteren 8 Milliarden Litern (2,2 Milliarden Gallonen) pro Jahr sind im Bau.[4]

Kolumbien

Kolumbiens Programm für Ethanol-Kraftstoff begann 2002, als die Regierung ein Gesetz zur Anreicherung des Benzins mit sauerstoffhaltigen chemischen Verbindungen verabschiedete. Anfangs bestand vor allem die Absicht, die Emission von Kohlenmonoxid durch Autos zu reduzieren. Später wurde Bioethanol von der Mineralölsteuer befreit, wodurch Ethanol 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 sauerstoffhaltigen Verbindungen anzureichern und erneuerbaren Treibstoff aus Pflanzen herzustellen.

Anfangs hatte vor allem die kolumbianische Zuckerindustrie Interesse an der Ethanolproduktion. Das Ziel der Regierung war es, den Autotreibstoff allmählich auf eine Mischung aus 10 % Ethanol und 90 % Benzin umzustellen. Anpflanzungen zur Ethanolgewinnung werden steuerlich gefördert.

Die erste Anlage für Ethanol-Treibstoff nahm ihre Produktion im Oktober 2005 in der kolumbianischen Region Cauca mit einem Ausstoß von 300.000 Litern pro Tag auf. Spätestens seit März 2006 sind fünf Anlagen in Betrieb mit einer Gesamtkapazität von 1.050.000 Litern pro Tag. Im kolumbianischen Cauca Valley wird Zucker das ganze Jahr über geerntet und die neuen Brennereien haben eine gleichmäßige Auslastung. Die Investitionen in diese Anlagen beträgt insgesamt ca. 100 Mio. Dollar. Spätestens 2007 soll die Produktion bei 2,5 Millionen Litern pro Tag liegen, um das Ziel von 10 % Ethanolanteil im Benzin zu erreichen. Der hergestellte Ethanol-Kraftstoff wird zur Zeit hauptsächlich in den wichtigen Städten nahe dem Cauca Valley wie Bogota und Cali Pereira verwendet. Für den Rest des Landes reicht die Produktion noch nicht aus.

Bioetanol Produktion (GWh)[5]
No Staat 2006 2005
1 Deutschland 2,554 978
2 Spanien 2,382 1,796
3 Frankreich 1,482 853
4 Schweden 830 907
5 Italien 759 47
6 Polen 711 379
7 Ungarn 201 207
8 Litauen 107 47
9 Niederlande 89 47
10 Tschechien 89 0
11 Lettland 71 71
12 Finnland 0 77
27 EU Gesamt 9,274 5,411
100 l bioethanol = 79,62 kg,
1 ton bioethanol = 0,64 toe
Bioethanol Verwendung (GWh)[5]
No Staat 2006 2005
1 Deutschland 3,573 1,682
2 Schweden 1,895 1,681
3 Frankreich 1,747 871
4 Spanien 1,332 1,314
5 Polen 611 329
6 UK 561 502
7 Niederlande 238 0
8 Ungarn 125 28
9 Litauen 99 10
10 Tschechien 14 0
11 Finnland 9 0
12 Irland 8 0
13 Italien 0 59
14 Lettland 0 5
27 EU Gesamt 10,210 6,481
toe = 11,63 MWh

Europa

Schon in den 1980ern gab es dann in Europa von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt die Zumischung von 5 % Ethanol zu Benzin zur Oktanzahl-Erhöhung. Später begann die Produktion von ETBE aus Überschusswein in Frankreich und Spanien.

Mit der EG-Richtlinie 2003/30/EC [6] verfolgt die europäische Gemeinschaft das Ziel, die Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuerbaren Kraftstoffen als Ersatz für Otto- und Dieselkraftstoffe im Verkehrssektor zu fördern. Die Biokraftstoffrichtlinie gibt - bezogen auf den Energiegehalt - Richtwerte für den Anteil an Biokraftstoffen als Ersatz von herkömmlichen Kraftstoffen im Verkehr von:

  • 2 % bis 2005
  • 5,75 % bis 2010

Im März 2007 wurde vom Europäischen Rat ein zusätzliches Ziel vereinbart:

  • 10 % bis 2020

Anmerkung: Diese Werte stehen nicht für die Beimischung zu Benzin oder Diesel, sondern geben den gewünschten Anteil erneuerbarer Kraftstoffe (also Bioethanol, Biodiesel, Biogas, Biomethanol, ...) am Gesamtbedarf von Kraftstoffen an.

Die Umsetzung in den Mitgliedsstaaten erfolgt freiwillig. Das Ziel für 2005 wurde nicht erreicht[7]. Zusätzlich erlaubt die Energiesteuer-Richtlinie (2003/96/EC) es den Mitgliedstaaten, die Mineralölsteuer für Biokraftstoffe bis zu 100 % zu erlassen.

In Deutschland wird Bioethanol in Form von E85 zur Zeit noch nicht wie das fossile Mineralöl besteuert, sondern ist vollständig steuerentlastet. Für geringere Mischungsverhältnisse hat der Gesetzgeber mit dem Biokraftstoffquotengesetz[8] ein ordnungspolitisches Instrument geschaffen, um die Beimischung von Bioethanol zum Benzin zu gewährleisten. Die Mineralölindustrie ist verpflichtet, dem Ottokraftstoff jährlich steigende Anteile (1,2% im Jahr 2007 bis 3,6% im Jahr 2010) Bioethanol beizumischen. Diese Anteile unterliegen dann in voller Höhe der Energiesteuer (Bioethanol 65,4 Cent). Mit dieser Kombinationsmaßnahme bezweckt die Bundesregierung die meist mittelständische Biokraftstoffwirtschaft durch die Sicherung eines Absatzmarktes zu stützen. Die derzeit größte europäische Anlage steht in Zeitz (Sachsen-Anhalt). Hier werden von CropEnergies (früher Südzucker Bioethanol GmbH) aus Weizen, Gerste, Triticale und Mais 260.000 m³/a Bioethanol produziert. In der zweitgrößten deutschen Anlage wird von Verbio im brandenburgischen Schwedt aus 500.000 t Roggen jährlich 180.000 t Bioethanol hergestellt.

Österreich hat sich bei der Umsetzung der Biokraftstoff-Richtlinie ehrgeizige Ziele gesetzt, die über den EU-Vorgaben liegen (2,5 % bis 2005 | 4,3 % bis 2007 | 5,75 % bis 2008). Mit Änderungen der Kraftstoffverordnung und des Mineralölsteuergesetzen wurde sogar eine Substitutionspflicht eingeführt. Mit der Produktionsaufnahme der Bioethanolanlage der Agrana in Niederösterreich auf der Basis von Weizen, Mais und Zuckerrüben (2008) sollte der österreichische Markt für E5 gedeckt sein.

In Schweden werden Flexible Fuel Vehicles (FFV) bereits seit 2001 vermarktet. Das Ethanol wird in Schweden aus Getreide, Zuckerrohr und auch aus Abfällen der heimischen Holzverarbeitung erzeugt. An mehr als 140 öffentlichen Tankstellen steht E85 zu Verfügung. Schweden verfolgt das Ziel, bis 2020 gänzlich unabhängig von Erdöl zu werden.

Großbritannien verfolgt eine Politik, die Nutzung von Biokraftstoffen einschließlich Ethanol zu stärken, obwohl die Besteuerung alternativer Treibstoffe wie Biodiesel fast genauso hoch ist wie auf konventionelle fossile Treibstoffe. Spanien ist der größte Produzent von Bioethanol in Europa. Hier werden vor allem Gerste und Weizen vergoren.


Auswirkungen auf die Umwelt

Energiebilanz

Bioethanol ist eine nachwachsende Energiequelle, deren Produktion jedoch auch auf fossile Energieträger angewiesen ist - so werden z. B. für den intensiven Anbau Pestizide und Dünger gebraucht, für deren Produktion teilweise Erdöl notwendig wird.

Damit Ethanol-Kraftstoff einen sinnvollen Beitrag zur Energiewirtschaft leisten kann, muss die Herstellung eine positive Energiebilanz aufweisen. Das ist mit der heutigen Technik möglich.

Für die Bestimmung der Energiebilanz sind einige Faktoren entscheidend:

  • die im Ethanol enthaltene Energie
  • die Energie der Nebenprodukte, die während der Ethanolherstellung erzeugt werden
  • die Energie, die bei der Ethanolgewinnung verloren geht
  • die Energie zum Anbau der Biomasse (z.B. Diesel für Traktoren, oder Stickstoff-Düngemittel)
  • Prozessenergie für die Destillation

Die höhere Klopffestigkeit von Ethanol kann einen höheren Wirkungsgrad bei der ottomotorischen Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Energie ermöglichen.

Die Nettoenergiebilanz der Alkoholerzeugung war nicht immer eindeutig positiv, aber die Industrie konnte innerhalb der letzten 10 Jahre einige entscheidende Durchbrüche erzielen. Am „Institute For Brewing and Distilling“ in Lexington (Kentucky) gelang beispielsweise die natürliche Selektion einer extrem thermostabilen Hefe, die eine Gärung bei weit höheren Temperaturen als bisher üblich erlaubt und unter Laborbedingungen Alkoholgehalte bis zu 23 % in der Vergärung von Mais erreicht; ein deutlicher Schritt gegenüber den sonst üblichen 13 bis 14 %. Die hohe Gärungstemperatur bedeutet eine erhebliche Energieersparnis bei der Kühlung und hinsichtlich der Dauer des Gärvorgangs. Sie ermöglicht eine vollständigere Vergärung der Maische. Auch die Enzyme, die den Rohstoffen zugesetzt werden, um Stärke aufzuschließen und Glukose freizusetzen (-Amylasen, Glucoamylasen), haben eine Revolution erlebt. Die Wiederentdeckung des jahrtausend alten Verfahrens der Trockenfermentation (Koji) bringt leistungsfähigere und temperaturtolerante Enzymkomplexe hervor, die nicht nur Stärke und Zucker, sondern auch Zellulosen und Hemizellulosen aufschließen. Aber nicht nur die biologische Seite der Fermentation, sondern auch die Anlagentechnik hat bedeutende Fortschritte erfahren. Der Wasserverbrauch wurde deutlich reduziert, durch neues Hygienemanagement sind Infektionen des Systems vermeidbar und durch Wasserentziehung mittels Molekularsieben (Zeolithe) ist nahezu reines Ethanol nach der Destillation zu erzielen. Die Sorge um eine negative Energiebilanz ist begründet, kann aber durch neue Technologien überholt werden und die ökonomischen Herausforderungen sind durch die Betrachtungen des Gesamtkonzeptes einer „Fermentation von Getreide“ bezwingbar.

Mit Blick auf die Bilanzen zu Energie, Treibhausgas und Wirtschaftlichkeit schneidet Getreide bei kalkulatorischer Berücksichtigung des Futterwertes der Nachprodukte am besten ab. Die vielfach aufgeworfene Frage, ob angesichts des ungelösten Hungerproblems in der Welt die Nutzung von Nahrungsmittelpflanzen zum Betrieb von Autos ethisch zu rechtfertigen ist, bleibt davon unberührt, ebenso die Frage, ob der hohe und wachsende Beschaffungsdruck sich auf die Ertragsfähigkeit der Böden nicht schon relativ schnell negativ auswirken könnte. Engpässe könnten in Deutschland durch Nutzung der stillgelegten landwirtschaftlichen Flächen für Energiepflanzen überwunden werden.

Thermischer Wirkungsgrad

Der thermische Wirkungsgrad bei der Kraftstoffherstellung ist stark abhängig von dem verwendeten Rohstoff. Bei Mais beträgt er lediglich bis zu 15%, bei Herstellung aus Holz bis zu 20% und bei Herstellung aus Zuckerrohr bis zu 35%. Der deutlich bessere Wirkungsgrad bei Verwendung von Zuckerrohr (und das Verbot von Dieselkraftstoffen für Privatleute) erklärt auch die große Verbreitung von Ethanol als Kraftstoff in Brasilien.


Klimabilanz

Bei der Fermentation der Rohstoffe und der Verbrennung des Bioethanols wird zwar das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid freigesetzt; da jedoch beim Wachstum der Rohstoffpflanzen zuvor die gleiche Menge Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre durch die Photosynthese gebunden wurde, sind diese chemischen Vorgänge (Photosynthese, Fermentation, Verbrennung) in der Addition CO2-neutral. Der Herstellungsprozeß insgesamt ist nicht CO2-neutral oder gar klimaneutral.

Laut einer internationalen Studie um den Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen aus dem Jahr 2007 entsteht beim Anbau, insbesondere beim Düngen, der Energiepflanzen hoch-klimaschädliches Distickstoffoxid. Den Ergebnissen zufolge verursacht Raps-Sprit eine 1,7-fache relative Erwärmung im Vergleich zu fossilem Treibstoff. Für die Energiepflanze Mais war die relative Erwärmung um den Faktor 1,5 erhöht, für Zuckerrohr noch um 0,5. [9] [10]

Allerdings wurde die Veröffentlichung der Studie von Crutzen von renommierten Wissenschaftsmagazinen abgelehnt. Zum einen basiert die Studie lediglich auf einer eigenen Modellrechnung zur Lachgas-Emission, d. h. die mathematisch ermittelten Werte sind nicht durch Versuche bestätigt worden. Zum anderen wird die Relevanz der Lachgas-Emission überzeichnet. Aus Kostengründen wird in der Landwirtschaft nämlich immer seltener mit Stickstoff gedüngt. [11] [12]

Luftverschmutzung

Verglichen mit konventionellem bleifreiem Benzin verbrennt Ethanol sauberer zu Kohlendioxid und Wasser. In den USA fordert der Clean Air Act den Zusatz sauerstoffreicher Verbindungen, um den Ausstoß von Kohlenstoffmonoxid zu reduzieren. Die Verwendung des grundwassergefährdenden Zusatzes MTBE wird reduziert und durch Ethanol ersetzt.

Durch die Verwendung von reinem Ethanol (E100) anstelle von Benzin wird der gemessene Kohlendioxidausstoß um etwa 13 % reduziert. Effektiv wird durch den Photosynthese-Kreislauf der Ausstoß jedoch sogar um über 80 % verringert.

Den Vorteilen steht die Umweltbelastung durch die Produktion von Ethanol gegenüber. Zudem ist die zukünftig mögliche Produktionsmenge an Bioethanol durch die begrenzte Agrarfläche eingeschränkt bzw. es müssten neue Ackerflächen entstehen. Dadurch könnten Brachflächen wieder aktiviert werden, aber auch Wälder oder andere Biotope in Gefahr geraten.

Auswirkungen auf die Landwirtschaft

Falls die Nachfrage nach Bioethanol weiter steigt, sind intensive Anbaumethoden notwendig. Die Nachteile von Monokulturen sind bekannt. In Europa könnten Anbauflächen, anstatt sie mit Subventionen stillzulegen, zur Produktion von Bioethanol oder -diesel genutzt werden. In Entwicklungs- und Schwellenländern könnte die Nachfrage nach Bioethanol auf dem Weltmarkt zu einer Verlagerung der angebauten Pflanzen führen. Der Anbau von Lebensmitteln könnte zugunsten von devisenbringenden Ethanolpflanzen vernachlässigt werden. "Das Getreide, das nötig ist, um den 120 Liter fassenden Tank eines Geländewagens mit Ethanol zu füllen, reicht aus, um einen Menschen ein Jahr lang zu ernähren."[13] Verantwortungslose Anbaumethoden könnten auch zu verstärkter Rodung von Regenwäldern führen.

Landwirtschaft und Ökonomie



Bio-Ethanol wird aus den Getreide, Zuckerrübe etc. gewonnen. Der Ertrag in l/ha ist abhängig von der jeweiliegn Pflanze (d.h. die angeführte Tabelle bezieht sich nur auf ???). Der Ertrag bei Zuckerüben ist z.B. deutlich höher als bei Weizen. Getreide Hafer, Roggen, Gerste, Weizen und Triticale liefern nach Durchlaufen der Fermentation je nach Verfahren weit höherwertige Futtermittel als Mais, Kartoffeln und Zuckerrüben es bisher ermöglichten. Mit Proteingehalten von 40 % und höher erreichen diese fermentierten Getreidefutter vielleicht potenziell größere Märkte als nur der Einsatz im Kraftfutter für Milchvieh wie bisher. Im Ethanolpreis müssen die Brenner jedoch mit dem Weltmarkt konkurrieren, denn Kraftstoffalkohol fällt als frei handelbares Gut nicht unter die regulatorischen Maßnahmen des Branntweinmonopols - ein harter Kampf.

Prognosen für die europäische Produktion zeigen einen jährlichen Ausstoß von 7 Millionen Tonnen getrocknetem, fermentierten Futter, davon alleine eine Million Tonnen in Deutschland, wozu deutsche Destillerien bis zu 3 Millionen Tonnen Getreide aus der Landwirtschaft einkaufen. Aber neben wenigen Pilotprojekten in kleinem Rahmen existieren diese Anlagen in Deutschland bisher nur auf dem Papier und nun gilt es, die Fehler der amerikanischen Ethanolbranche nicht zu wiederholen. Dort sind von über 250 Unternehmen, die vor 20 Jahren in dieses Geschäft einstiegen, nur zwei große übrig geblieben. Der Untergang dieser Projekte ist größtenteils auf einen wesentlichen Fehler zurückzuführen: mangelndes Verständnis für das Potential des erzeugten Nebenproduktes als Futtermittel. Die anfallende Schlempe wurde meist gratis oder nur kostendeckend an die Landwirtschaft abgegeben. Dies wird heute von den deutschen Schnapsbrennern ähnlich praktiziert, jedoch verdienen diese Unternehmen am eigenen Markenprodukt oder am höherwertigem Neutralalkohol in Getränkequalität. Für Ethanol als Biokraftstoff jedoch steht der Preis fest. Ökonomische Beweglichkeit gibt es daher im Rohwareneinkauf und in der Vermarktung der Nebenerzeugnisse.

Ein hoher Preis für die erzeugten Futter im Markt ist realistisch, denn ein nach QS-Kriterien bewertetes europäisches Erzeugnis, hergestellt durch ein natürliches Fermentationsverfahren unter Einbeziehung aller futtermittelrechtlichen Regularien, ist genau, was der Markt heute offen begrüßt.

Jenseits des Atlantiks sieht man diese Gedankengänge mit Sorge, denn etwa ein Fünftel der dort anfallenden Maiskleberfutter exportiert die nordamerikanische Ethanolbranche nach Europa. Große Anstrengungen werden nun unternommen, weitere Anwendungen für „DDGS“ (destillers dry grain solubles) zu suchen. Die Entwicklung wird deutlich in der 2002 eröffneten Bioraffinerie in Springfield, Kentucky, der weltweit einzigen Anlage dieser Art. Dort entwickelt Alltech Inc. für die Ethanol- und Futtermittelbranche nachgelagerte Gärprozesse zur Erzeugung höherwertiger Futtermittel und neuer Lebensmittelzusätze, sowie neue Zellulosekomplexe als Futterzusatzstoffe.

Lester R. Brown, Präsident des Earth Institute (der Columbia University) meint dazu: „Die Bühne ist frei für den Konflikt zwischen den 800 Millionen Autobesitzern und den weltweit zwei Milliarden Allerärmsten, die nur überleben wollen.“

Landwirtschaft und Ökologie

  • Bodenverbrauch durch Ackerbau: Erosion, Verdichtung
  • Beeinflussung von Grund- und Oberflächengewässer durch Ackerbau: Nährstoffaustrag, z.B. Stickstoff und Phosphor
  • Beeinflussung von Grund- und Oberflächengewässer durch Ackerbau: Entnahme und Verbrauch im Falle des Bewässerungsackerbaues
  • Treibhausgase neben CO2, z.B. Lachgas als Folge ackerbaulicher Tätigkeit
  • Einsatz von Pflanzenschutzmitteln
  • Nutzungsdruck auf die "Landschaft" im Allgemeinen (Intensiv-Ackerbau), z.B. unter Biodiversitätsgesichtspunkten

Eine Wahrnehmung der klassischen Kritikpunkte an der mit industriellen Methoden betriebenen Landwirtschaft ist auch unter dem Blickwinkel der nachwachsenden Rohstoffe mit Nachdruck einzufordern, um diese in die Abwägung der Güter mit einzubeziehen.

Wirtschaftliche Aspekte

  Einige Wirtschaftswissenschaftler argumentieren, dass Bioethanol als Benzinersatz nur durch staatliche Subventionen für Landwirte und Industrie rentabel sei. Laut dem US-amerikanischen Energieministerium erhält man für jede Energieeinheit, die für die Herstellung von Ethanol aus Mais eingesetzt wird, 1,3 Einheiten zurück. Bei anderen Pflanzen (Zuckerrohr, Chinagrass) ist die Effizienz besser.

Durch intensivere Landwirtschaft, höhere Erträge und eventuell gentechnisch veränderte Pflanzen könnte die Ethanolherstellung aus wirtschaftlicher Sicht rentabler werden. An speziellen Züchtungen und Genmanipulationen wird geforscht. Ein hoher Rohölpreis lässt auch die Verwendung anderer Biomasse (z.B. Stroh) wirtschaftlich interessant werden.

Da der Bedarf an der limitierten Ressource Erdöl - auch durch die wirtschaftliche Entwicklung in China - weiter steigen wird, sind hohe Ölpreise zu erwarten. Politisches Ziel einiger Länder ist es, sich von Ölimporten weniger abhängig zu machen und einen Energiemix anzustreben. Da in Regionen wie den USA oder Europa nicht soviel Bioethanol produziert werden kann, wie für den Ersatz von Erdöl nötig wäre, könnte jedoch eine neue Abhängigkeit von Importen aus Ländern mit entsprechenden Anbau- und Produktionsmöglichkeiten entstehen.

Potential

In Brasilien wird auf 5,6 Millionen Hektar Zuckerrohr angepflanzt. Die Hälfte davon wird zu 15 Millionen m³ Bioethanol verarbeitet. Laut Embrapa[14] (der brasilianischen staatlichen landwirtschaftlichen Forschungsgesellschaft) gibt es ein Potential von 90 Millionen Hektar für die Bioethanolproduktion. Bei gleichem Ethanolertrag (der wesentlich höher liegt, als der in der nebenstehenden Tabelle für Deutschland angegebene Ertrag) würde diese Fläche 480 Millionen m3 Bioethanol pro Jahr bringen. Dies entspricht bei einem Energieäquivalent von 6,4 Millionen Barrel Öl pro Tag nur 7,5 % der derzeitigen Weltölproduktion (85 Millionen Barrel pro Tag). Biofuelwatch[15] bezweifelt, dass eine entsprechende Ausweitung der Anbaufläche in Brasilien ohne die Zerstörung unersetzlicher Lebensräume möglich sei.

Die Bioethanolproduktion in Brasilien steigt jährlich um etwa 5 Millionen m3 (25 Millionen Barrel Erdöläquivalent). Allerdings steigt der weltweite Ölbedarf im gleichen Zeitraum um 776 Millionen Barrel (2,5 % jährlich). Angesichts dieser Tatsache wird Bioethanol in naher Zukunft keinen relevanten Beitrag leisten können. Die Produktion müsste weltweit massiv ausgebaut werden. Einen Anreiz dazu können nur Fördermaßnahmen bzw. sehr hohe Erdölpreise sein.

Ausblick

Der modernere Blickwinkel sieht das Herstellen eines hochwertigen Futtermittels mit Ethanol als Nebenprodukt. Gleich auf welches Produktionsziel die Betreiber ihr Augenmerk richten, so begünstigt der biologische und technische Fortschritt die Wirtschaftlichkeit aller anfallenden Produkte, denn eine effizientere Maischepräparation führt zu einer effizienteren Gärung aber auch zu reduzierten Wasserverbrauch, geringeren Trocknungskosten und zu weniger Faserbestandteilen im Endprodukt. Eine effizientere Gärung ermöglicht auch höhere Gehalte wertvolleren Proteins. Fortschritte bei Destillation und Alkoholtrennung bedeuten mehr Alkoholertrag und Fortschritte bei der Gestaltung von Trocknungsanlagen bedeuten kostengünstigere Produktion des Futters. Eine effizient laufende Anlage erzeugt zudem Futter in konstanter Qualität, wie sie die Mischfutterbranche sucht. Als 8 bis 9 % Ethanol aus der Gärung Standard waren, war die Diskussion um 14 % Utopie. Gute Anlagen in Nordamerika fahren heute bereits 17 bis 18 %, sogar 19 % Ethanol und Prof. Ingledew von der University of Saskatchewan in Kanada diskutiert Ethanolerträge über 20 % als zukünftigen Standard in der Gärung. Eine Steigerung der Effizienz des gesamten Systems ist auch bedeutsam für die Beurteilung von Ethanol als ökologisch ausbalancierte Energiequelle durch die Öffentlichkeit. Bisherige ökologische Gutachten auf Basis veralteter Daten fielen eher zugunsten der Nutzung von Biogas oder Holz aus.

Die Fermentation von Getreide bedeutet im Wesentlichen einen Abbau antinutritiver Effekte, die Erhöhung der Verdaulichkeit der Mineralstoffe (Phosphor), eine teilweise Aufspaltung der Faserfraktionen und eine deutliche Erhöhung des Proteinanteils bei verbesserter Pansenstabilität. Da der Fermentationsprozess im Wesentlichen zu einer Konzentration der Inhaltsstoffe führt, birgt dieser Prozess auch Risiken, die nur durch Sorgfalt im Einkauf und der Anlagenführung zu bewältigen sind. Denn auch die Konzentrationen einiger unerwünschter Stoffe wie Schwermetalle und Mykotoxine erhöhen sich im Endprodukt.

Historisch lag gerade darin stets der große Vorteil in der Reinheit der alkoholischen Erzeugnisse aus Destillationsverfahren, denn unerwünschte Bestandteile blieben in der Schlempe zurück. Fusarientoxine werden durch die Maischepräparationen und das Gärverfahren nicht abgebaut und liegen relativ zur Rohware im Endprodukt in bis zu doppelter Konzentration vor. Dieses Phänomen bedeutet auch, dass bisher eher im Hintergrund auftretende Toxine wie Fusarinsäure in ein kritisches Niveau gelangen können. Für den Ablauf des Gärungsverfahrens selbst ist die Toxinkonzentration eher von untergeordneter Rolle, da die Empfindlichkeit der eingesetzten Hefekulturen weit höhere Konzentrationen betrifft als sie die Tierernährung diskutiert.

Der Rohwareneinkauf künftiger Brennereien, die Futter erzeugen möchten, muss also sehr hohe Qualitätsanforderungen, ähnlich denen der Brauindustrie verbindlich in der Landwirtschaft durchsetzen und diese beim Futterverkauf argumentativ nutzen. Neben der Reinheit bestimmen nicht Proteingehalt und Fallzahl sondern Stärke und Feuchte den Preis, da geringe Schwankungen im Stärke- und Feuchtegehalt der Rohwaren unmittelbar mit der Alkoholausbeute korrelieren. Die Hoffnung, Biokraftstoffanlagen böten ein ideales Medium zur Vermarktung drittklassiger Ware oder könnten gar der Beseitigung nicht verkehrsfähiger Getreide dienen, ist schnell zerschlagen. Neue oder schlicht andere Qualitätskriterien bestimmen den Markt und gerade darin liegt wiederum die große Chance für die heimische Ware gegenüber dem Import.

Europa blickt heute auf Kraftstoffalkohol unter dem Aspekt der Erfüllung des Kyoto-Protokolls und potentieller neuer Märkte für die Landwirtschaft. Nach der Einführung von Biodiesel unter der Förderung des Anbaus nachwachsender Rohstoffe ist dieser Ansatz für die Landwirtschaft nicht neu, jedoch wurde bald deutlich, dass Diesel nicht für alle Energiemärkte interessant ist und die Öffentlichkeit ein Auge auf die Energiebilanz des Gesamtkonzeptes wirft. Die Frage, ob nach Einbeziehung des Aufwands für den Anbau, der Raffinierung, Weiterverarbeitung und Entsorgung netto mehr Energie erzeugt wird als aufgewendet wurde und ob das Verfahren netto zu Reduktion der CO2-Ausscheidungen beiträgt, steht ständig zur Diskussion. Hinzu kommt die noch ungelöste Frage, ob die Öffentlichkeit gentechnisch veränderte Pflanzen zur Erzielung höherer Erträge in diesem Zusammenhang akzeptieren möchte.

Siehe auch

  • Bioethanol als Kraftstoff – Stand und Perspektiven
  • Informationssammlung des deutschen Bioethanolverband LAB e.V.
  • Mit Kohle und Biosprit ins Treibhaus - Telepolis Artikel
  • Liste europäischer Bioethanolanlagen
  • Umrüstung von Mono-Jet Benzinfahrzeugen auf E85
  • Die "Biosprit-Lüge": Nachwachsender Wahnsinn
  • 20 Jahre Erfahrung in der Produktion von Bioethanol

Quellen

  1. http://www.greenfleet.info
  2. Deutschland: Biokraftstoffquotengesetz BioKraftQuG vom 18. Dezember 2006
  3. http://www.ethanol-tanken.com/index.php?dat=2&show=5&list=1&cat=1
  4. http://www.ethanolproducer.com/plant-list.jsp Liste US-Bioethanolanlagen
  5. a b Biofuels barometer 2007 - EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 179, s. 63-75, 5/2007
  6. siehe Amtsblatt Link
  7. Länderberichte unter [1]
  8. http://www.bgblportal.de/BGBL/bgbl1f/bgbl106s3180.pdf
  9. Jeanne Rubner: Klimakiller vom Acker Sueddeutsche Zeitung, 26. September 2007
  10. Marlies Uken: Ernüchternde Klimabilanz Die Zeit, 26. September 2007
  11. Ruth Weinkopf: [2] Mannheimer Morgen, 21. November 2007
  12. Julia Langensiepen: [3] taz.de, 27. September 2007
  13. spiegel.de: Sprit für die Welt: "Autos, nicht Menschen verbrauchen den größten Teil des Getreides, das 2006 im Vergleich zum Vorjahr zusätzlich verarbeitet wurde. (...)"
  14. Luiz Fernando Furlan: Ethanol and Renewable Fuels:The Brazilian Experience
  15. [4]
 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Ethanol-Kraftstoff aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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