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Herstellung
Zur Herstellung wird das Pflanzenöl mit ca. 10 % Methanol und verschiedenen Katalysatoren versetzt. Bei Normaldruck und Temperaturen um 60°C werden die Esterbindungen der Triglyzeride des Pflanzenöls getrennt und die Fettsäuren dann mit dem Methanol verestert. Das dabei entstehende Glycerin muss dann vom Biodiesel getrennt werden.
Durch diese Umesterung hat das Endprodukt eine deutlich geringere Viskosität als das Pflanzenöl und kann, ohne den Motor anpassen zu müssen, als Ersatz für mineralischen Dieselkraftstoff verwandt werden.
Je nach Art des Grundstoffes unterscheidet man:
Die Schmiereigenschaften von FAME (auch als 5 % Beimischung) sind deutlich besser als Diesel, wodurch der Motorverschleiß stark zurückgeht. Biodiesel stellt eine Anpassung eines Kraftstoffs an vorhandene Motortechnik dar, wohingegen der technisch wesentlich verbesserte Elsbett-Motor eine Anpassung an den einfachst herstellbaren Kraftstoff Pflanzenöl darstellt.
Probleme bei der Umstellung auf Biodiesel
Wenn man auf Biodiesel umstellen will, kann die Informationspolitik des Fahrzeugherstellers zum großen Problem werden. Oft erhält man erst durch hartnäckiges und zeitaufwändiges Nachfragen Auskunft, ob für den jeweiligen Fahrzeugtyp eine Freigabe für Biodiesel besteht - und obwohl es Biodiesel nun bereits seit mehr als 10 Jahren auf dem Markt gibt, sind die meisten Autos noch immer nicht serienmäßig RME-tauglich.
Wenn man ein nicht RME-festes Fahrzeug mit Biodiesel betankt, zersetzt dieser in kurzer Zeit die treibstoffführenden Schläuche und Gummidichtungen. Der Grund ist, dass Biodiesel chemisch die Eigenschaften eines Weichmachers hat, und Weichmacher ist auch in den Gummischläuchen enthalten, damit sie nicht spröde werden. Die Schläuche und Dichtungen werden daher durch den zusätzlichen Weichmacher Biodiesel regelrecht "durchweicht".
Weitere Probleme betreffen die Verbrennungseigenschaften von Biodiesel: Er verbrennt nicht völlig rückstandsfrei und hinterlässt Ablagerungen im Motor und im Abgassystem, die die Leistung mindern können. Dies tritt vor allem im Halblastbetrieb des Motors auf und lässt sich beheben, indem man regelmäßig kurz Vollgas gibt, um die Abgasanlage "durchzupusten". Neuere Motoren, die nicht RME-zertifiziert sind, können darüber hinaus auf Grund der anderen Verbrennung Probleme mit der Motorelektronik bekommen, die ja fest auf normalen Diesel eingestellt ist.
Erfahrungen im Nutzfahrzeugbereich zeigen, dass es nach mehrjährigem Verbrauch von Biodiesel zu Schädigungen der Kraftstoffpumpe kommen kann. Auch Korrosionsschutzschichten wie Verzinkung können von Biodiesel angegriffen werden, das hat 1999 eine Untersuchung der Darmstädter Materialprüfungsanstalt gezeigt. Kritisch war hierbei, dass Biodiesel leicht hygroskopisch wirkt, und dass in einem eventuellen Wassergehalt freie Fettsäuren den pH-Wert senken. Durch eine Beimischung konventionellen Diesels wird dieser Effekt allerdings vollständig verhindert.
Für eine besser Akzeptanz von Biodiesel in der Bevölkerung muss auch die Verbraucherinformation verbessert werden. Eine typische Frage ist z.B., ob man Biodiesel und normalen Diesel im Tank mischen kann und darf (technisch ist dies durchaus möglich, allerdings gibt es noch ungeklärte Fragen bezüglich der Besteuerung). Seit Oktober 2003 ist die Norm für Biodiesel (EN 14214) europaweit in Kraft und hat damit die Vor-Norm V51 606 ersetzt.
In der Umesterungsanlage tauschen während der einfachen chemischen Reaktion zwischen Rapsöl und Methanol in Gegenwart eines Katalysators das dreiwertige Glyzerin und der einwertige Methanol den Platz, und es entstehen drei einzelne Fettsäuremethylester-Moleküle und ein Glyzerin -Molekül.
Raps ist bei der Erzeugung nicht selbstverträglich und muss in einem Fruchtwechsel angebaut werden. Das heißt, ein Anbau von Raps ist auf dem gleichen Feld nur alle 3 bis 5 Jahre möglich. Schon allein aus diesem Grunde ist eine weitere Steigerung der Rapsproduktion kaum zu vertreten.
Mangelnde Informationen der Verbraucher dürfte das größte Problem sein bezüglich einer breiteren Akzeptanz des Biodiesels. Wenn sich der Biodiesel in den nächsten Jahren stärker durchsetzten soll, sollten die Autofahrer über den Biodiesel aufgeklärt werden, denn früher oder später müssen wir auf alternative Rohstoffe zum Erdöl zurückgreifen, da ja bekannt ist, dass die Vorräte des Erdöls irgendwann zu Ende gehen werden.
Doch auch wenn alle Anbauflächen von Biodiesel ausgenutzt werden würden, könnte mal 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. Dadurch werden technische Nachteile (Korrosion, Aufweichen s.o.) vermieden und der faktische Marktanteil des Biodiesels ist deutlich höher als in Deutschland.
Einige unerschrockene Enthusiasten (die so genannten Pöler) befassen sich intensiv mit unbehandelten Pflanzenöl (Pöl) als Treibstoff, vor allem bei betagteren Dieselfahrzeugen. Auch sonst als Sonderabfall zu entsorgende, gebrauchte (Frittier)-Öle sind in Anwendung.
Der Rohstoff Raps
Öl- und Fettmoleküle haben stets den gleichen Aufbau. Es sind Fettsäure-Ester, und sie enthalten den dreiwertigen Alkohol Glycerin. Das Glycerinmolekül ist auf diese Weise mit drei langen Fettsäure-Ketten( zu fast 95%- C18-Ketten) verbunden.Herstellung von Biodiesel aus Raps
Als Rohstoff für Biodiesel stellt sich unter europäischen Verhältnissen Raps als die geeignete Pflanze mit einem Ölgehalt von 40 bis 45 % dar. In der Ölmühle wird aus der Rapssaat Öl gewonnen, der Rückstand geht als Rapsschrot zu Weltmarktpreisen in die Futtermittelindustrie. Öl- und Fettmoleküle sind vom Aufbau her stets Fettsäure-Ester, das heißt drei unterschiedlich lange Fettsäure-Ketten sind mit je einem Glyzerin-Molekül verbunden.Vorteile für die Umwelt
Dieses Schema zeigt, dass es bei der Produktion von Biodieseln keine Abfallprodukte gibt, da alle Nebenprodukte dieser Reaktion weiterverwertet werden. Der Rapsschrot, der bei der Umwandlung von Rapskorn zu Rapsöl entsteht, wird als Futtermittel benutzt. Das bei der Umesterung entstehende Glyzerin kann in der chemischen Industrie weiterverwertet werden.Nachteile für die Umwelt
Zum einen muss für die Düngung der Rapsfelder Mineraldünger aufgewendet werden, dessen Produktion äußerst energieaufwändig von statten geht. Das dabei entstehende Kohlendioxid geht in keine der ansonsten günstigen Schadstoffbilanzen von Biodiesel ein. Die Verwendung der üblichen Pflanzenschutzmittel für Raps gilt als problematisch für die Umwelt.Weitere Fakten zum Biodiesel
Verträglichkeit von Biodiesel im Kraftfahrzeug
Biodiesel verhält sich - im Vergleich zu herkömmlichen Dieselkraftstoff - sehr aggressiv gegenüber einigen Motor- und Kraftstoffversorgungsteilen (Dichtungen, Einspritzdüsen, Einspritzpumpen, Schläuchen, mechanischen Bauteilen, Beschichtungen etc.). 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.Checkliste für den zukünftigen Anwender
Probleme bei der Biodieselverwendung im Kfz
Es können geringe Leistungseinbußen (5 %) sowie geringfügig erhöhter Treibstoffverbrauch auftreten (5 %). Fahrzeuge die zusätzlich mit kraftstoffgespeisten Aggregaten ausgestattet sind (z. B. Standheizungen) dürfen nicht, oder nur mit Beimengungen (z. B. 50 %) von Biodiesel betankt werden. Biodiesel-Kraftstoffe habe die Eigenschaft, dass sie bei Temperaturen von -6°C Kristalle bilden, die zu einer Trübung führen können, ab -10°C werden diese Kristalle so groß, dass sie die Kraftstofffilter verstopfen können.
Doch dieses Problem lässt sich lösen, indem man dem Kraftstoff Additive zugibt, diese sorgen dafür, dass die gebildeten Kristalle so klein bleiben, dass sie den Kraftstofffilter passieren können.Marktchancen von Biodiesel
Biodiesel entsteht durch eine sehr einfache chemische Reaktion. Die Vorteile gegenüber dem normalen Diesel für die Umwelt liegen auf der Hand: Biodiesel aus Raps weist deutlich geringere Abgaswerte auf als fossiler Kraftstoff. Der Rußausstoß wird halbiert, Kohlenwasserstoffe bis zu 40 Prozent reduziert. Biodiesel enthält fast keinerlei Schwefel, ist ungiftig und biologisch leicht abbaubar. Der Biodiesel gilt damit derzeit als einer der umweltverträglichsten Kraftstoffe auf dem Markt. Obwohl heutzutage an sehr vielen Tankstellen (1700 Tankstellen deutschlandweit) Biodiesel getankt werden kann, wird dies von viel Konsumenten jedoch nicht genutzt. Dies hat mehrere Gründe: Viele Autofahrer vertrauen dem neuen Kraftstoff nicht, da sie sich mit der Vorstellung, mit einem rein pflanzlichen Kraftstoff zu fahren, nicht anfreunden können. Ein anderes Problem ist, dass viele nicht genau wissen, ob ihr Auto überhaupt mit Biodiesel betankt werden darf, oder ob es für ihren Motor schädlich ist.Alternativen zu Biodiesel
Dabei ist noch zu erwähnen, dass es auch eine geeignete Alternative zu Biodiesel gibt. Ohne hohen Aufwand für die Veresterung kann man ebenfalls reines Pflanzenöl als Kraftstoff verwenden. Dazu müssen die Motoren mit Hilfe von Umbausätzen auf diesen Kraftstoff eingestellt werden. Leider ist die Frage, wie solche Motoren in der Praxis, gerade im Winter, zuverlässig gestartet werden sollen, noch völlig ungeklärt. Auch gibt es noch keine DIN-Norm für Pflanzenöl als Kraftstoff, was die Entwicklung von geeigneten Motoren für diesen Kraftstoff erheblich erschwert.
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Der Ursprungsartikel stammt von der deutschsprachigen Wiki pedia (siehe oben: "Original Artikel & Autoren Liste"). Der Text steht unter der GNU Freie Dokumentation Lizenz. |