Bioethanol

Alternativer Bildtext:

das Maischen, indem die zerkleinerten Rohstoffe unter Zugabe von Wasser und Verzuckerungsenzymen erhitzt werden. Enzyme Zuckerfabrik Bei der Herstellung von Zucker fallen zuckerhaltige Säfte an. Diese können direkt im Fermenter der Bioethanolanlage vergoren werden. H₂O Die zuckerhaltige Maische kann nun unter Zugabe von Hefe im Fermenter vergoren werden. Schlempe Die Schlempe ist ein nährstoffreiches Koppelprodukt. Futtermittel Nachdem die Schlempe entwässert, getrocknet und pelletiert wurde, dient sie als hochwertiges Futtermittel. Fermentation Bei dem Gärprozess wird der Zucker zu Ethanol IC,H,OH), einem Alkohol, vergoren. Erdgasnetz Blom Biogasanlage Die Schlempe kann als Substrat in Biogasanlagen eingesetzt werden. anlage 3 Destillation Im Anschluss werden durch Destillation ein Bioethanol- Wasser-Gemisch sowie ein vom Alkohol befreiter Rück- stand, die sogenannte Schlempe. voneinander getrennt. Gasaufbereitungs- C,H,OH Gasmotor 4 Aufbereitung Das Bioethanol-Wasser-Gemisch hat noch nicht den notwendigen Reinheitsgrad. Daher wird in der Aufbereitung das verbliebene Wasser entzogen. Nun liegt hochwertiges Bioethanol vor. Bioethanol So aufbereitet, wird Bioethanol. als fünf- (E5) oder zehnpro- zentige [E10) Beimischung zu Benzin verkauft. In dafür ge- eigneten Fahrzeugen kann es aber auch als E85-Kraftstoff eingesetzt werden, d.h. das Kraftstoffgemisch besteht zu 85 Prozent aus Bioethanol und 15 Prozent fossilem Kraftstoff. E5 und E10 Generator Blockheizkraftwerk E85 Strom Wärme ∞ www.unendlich-viel-energie.de ● ● Prozessschritte Um die Glucose für die Ethanolproduktion zu gewinnen, muss der Rohstoff 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. Cellulosehaltige 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 so genanntem Rohalkohol gereinigt (ein Azeotrop, das sich nur aufwendig durch Schleppmitteldestillation trennen lässt). In der Entwässerung wird daher der verbliebene Wasseranteil von rund 5 % in einem Adsorptionsprozess mittels Molekularsieb entfernt. Das Endprodukt hat meist eine Reinheit von über 99,95 %. Je nach Anwendungsfall und energetischen Rahmenbedingungen werden aber auch andere Verfahrensschritte (Membranverfahren, Druckwechseladsorption etc.) eingesetzt. Diese hohe Reinheit ist für die Mischung mit Benzin erforderlich, da sich andernfalls das Wasser absetzt. In Fahrzeugen, die mit reinem Alkohol betrieben werden (wie in den Anfängen in Brasilien) kann auch wasserhaltiger, also nicht vollständig dehydratisierter Rohalkohol eingesetzt werden. Eigenschaften ● ● ● Schmelzbereich: -114 °C • Siedebereich: 78 °C Flammpunkt: 12,0 °C • Zündtemperatur : 400 °C Temperaturklasse: T2 ● Aggregatzustand: flüssig Dichte: 0,789 g.cm-3 Heizwert: 26,75 MJ/kg Oktanzahl: 104 ROZ ● 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Nr. Staat Deutschland Spanien Frankreich Schweden Italien Polen Ungarn Litauen Niederlande Tschechien Lettland Finnland Vereinigtes Königreich Österreich 27 EU Gesamt 100 | Bioethanol = 79,62 kg, 1 t Bioethanol = 0,64 Öleinheiten Bioethanol-Produktion (GWh) 978 1796 853 907 47 379 207 47 47 0 71 77 k. A. k. A. 2005 5411 2554 2382 1482 830 759 711 201 107 89 89 71 0 k. A. k. A. 2006 7 704 k. A. 9 719 k. A. k. A. k. A. k. A. k. A. k. A. k. A. k. A. k. A. 2 489 1 482 9274 k. A. 2017[38] Bioethanol-Verbrauch (GWh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Nr. Staat Deutschland 1 682 Frankreich 871 Schweden Spanien Polen Vereinigtes Königreich Bulgarien Österreich Slowakei Litauen Ungarn Dänemark Irland 1 681 27 EU Gesamt 1 314 329 502 0 0 Niederlande 0 10 28 0 0 2005 6481 3 544 1 719 1 894 1332 611 563 0 0 4 64 136 179 42 13 1 t Öleinheit = 11,63 MWh n. v. = nicht vorhanden 2006 10138 3 408 3 174 2 113 1 310 991 907 769 254 154 135 107 101 70 54 2007 8 678 5 513 1 268 1 576 1 950 4 522 383 2016[37] 614 180 75 509 1 402 512 388 13563 31351 Vor- und Nachteile Vorteile von Bioethanol: Das Bioethanol liefert viele Vorteile. Eines davon ist der um bis zu 30% günstigere Kraftstoffpreis pro Liter. Auch steigt die Leistung des Fahrzeugs, auf Grund der höheren Oktanzahl mit 108 Oktan im Vergleich zum Super-Plus. Dies führt zu einem weiteren Vorteil - einer Verbesserten Klopffestigkeit. Der Motor ist somit in der Lage höhere Druckverhältnisse und Temperaturen auszuhalten ohne in eine unkontrollierte Verbrennung überzugehen. Das Kompressionsverhalten mit Ethanol steigt. Dies alles führt zu einem höherem Wirkungsgrad. Weiterer wichtiger Vorteil ist, dass Ethanol ein nachwachsender Rohstoff ist. Dadurch werden fossile Ressourcen verschont und machen uns, auch wenn nicht ganz, aber teilweise von ihnen unabhängig. Das Ethanol ist bei der Verbrennung CO2 neutral, da das CO2, welches bei der Verbrennung freigegeben wird, zuvor schon durch die Pflanze aufgenommen wurde. Es entstehen dabei auch noch weniger gesundheitsschädliche Verbrennungsprodukte und durch das Vermehrte Anbauen von Ethanol werden neue Arbeitsplätze geschaffen und die heimische Landwirtschaft massiv gestärkt. Nachteile von Bioethanol: Der Treibstoff besitzt schlechtere Kaltstarteigenschaften als Benzin und muss im Winter meist mit Benzin gemischt werden. Das Ethanol weist einen geringeren Energiegehalt auf und dies führt z. B. beim E85 Treibstoff zu einem Mehrverbrauch von bis zu 30%. Man muss also nachrechnen, ob der günstigere Preis pro Liter den Mehrverbrauch rechtfertigt. Die Tank- und Einspritzleitungen müssen an den hohen Alkoholgehalt angepasst werden, um Schäden zu vermeiden. Die Tankstellen müssen viel investieren und nachrüsten, somit gibt es in Deutschland lediglich 300 Tankstellen. Das Ethanol nimmt gerne Wasser auf und dies führt zu einer Bildung von Kondenswasser, welches sich beim Lagern absetzt und später zu Problemen im Motor führen kann. Weitere Nachteile sind die bei der Landwirtschaft verwendeten Pestizide, die die Umwelt verschmutzen und die steigenden Grundlebensmittelpreise, die durch die mangelnde Ackerfläche, die nun zur Herstellung von Bioethanol verwendet wird, entstehen.