Wie sieht der Carbon Footprint von Bioethanol aus?
Umweltbewusstes Handeln ist nicht mehr nur eine Randerscheinung. Da die Folgen des anthropomorphen Klimawandels immer deutlicher werden, wächst der kollektive Wunsch, unseren Planeten und unsere Umwelt zu schützen. Während wir die Menschen brauchen, um ihr Verhalten zu ändern, sowohl individuell als auch auf gesellschaftlicher Ebene, um den Klimawandel zu bekämpfen, gibt es auch eine Rolle für grüne Technologien. Jede Innovation, die es uns ermöglicht, schädliche Emissionen zu reduzieren und weniger Abfall zu erzeugen, kann für den Kampf gegen den Klimawandel von Bedeutung sein.
Eine der Hauptquellen der globalen Umweltverschmutzung sind die Emissionen von Fahrzeugen. Für viele Menschen ist die Nutzung eines eigenen Autos eine Notwendigkeit. Ohne Auto könnten sie nicht zur Arbeit fahren, ihre Kinder nicht zur Schule bringen oder viel weiter als bis zur eigenen Haustür fahren. Aber wenn Sie sich kein Elektroauto leisten können und das Glück haben, irgendwo mit einer guten Infrastruktur zu leben, bedeutet Autofahren, dass Sie zu dem endlosen Strom von Umweltverschmutzung und Treibhausgasemissionen beitragen, für die wir alle verantwortlich sind.
Bioethanol entwickelt sich zu einem vielversprechenden alternativen Kraftstoff, der es uns eines Tages ermöglichen könnte, so viel zu fahren, wie wir wollen, ohne uns Gedanken darüber machen zu müssen, was aus unseren Auspuffen kommt. Wer eine klimaneutrale Zukunft anstrebt, sollte sich mit Bioethanol beschäftigen.
Wie wird Bioethanol-Kraftstoff hergestellt?
Bioethanol bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Kraftstoffen, aber sein Hauptargument ist seine Umweltfreundlichkeit. Bei der Herstellung von Bioethanol werden nachwachsende Rohstoffe verwendet, nämlich Pflanzen wie Mais, Getreide und Mais. Im Prinzip kann es aus jeder Pflanze hergestellt werden, die Zucker und Stärke enthält. Wir verwenden den Begriff "Biomasse" als Sammelbegriff für erneuerbare organische Stoffe aus Pflanzen und Tieren. Biomasse umfasst lebende Organismen, von lebenden Organismen abgeleitete Materialien und Materialien von kürzlich verstorbenen Organismen.
Der genaue Prozess zur Herstellung von Bioethanol-Kraftstoff hängt von der Zusammensetzung der verwendeten Biomasse ab. Die meiste Forschung konzentriert sich derzeit auf lignozellulosehaltiges Material, einschließlich Weide, Eukalyptus, Stroh, Zuckerrohr, landwirtschaftliche Rückstände und anderes holziges und grasiges Material, das oft als Abfall betrachtet wird. Es werden 2 bis 4 Tonnen lignozellulosehaltige Biomasse benötigt, um 1 Tonne Bioethanol herzustellen. Forscher bevorzugen lignozellulosehaltige Biomasse, weil sie häufiger vorkommt als Nahrungspflanzen und billiger zu produzieren ist, zumal sie ohnehin als Abfall betrachtet wird. Außerdem hat sie eine höhere Netto-Energiebilanz als andere Formen von Biomasse, was sie zu ökologisch macht es noch attraktiver. Lignocellulosehaltige Biomasse kann die Treibhausgasemissionen um bis zu 90% reduzieren, was deutlich besser ist als Biokraftstoffe der ersten Generation.
Der Nachteil der Verwendung von lignozellulosehaltiger Biomasse für die Bioethanolproduktion ist, dass sie eine Reihe von Kohlenhydratpolymeren enthält, darunter auch Zellulose. Cellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände und setzt sich aus Glukosemolekülen zusammen. Wenn Zellulose in einem Prozess, der Hydrolyse genannt wird, aufgespalten wird, wird Glukose freigesetzt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Cellulose in lignozellulosehaltiger Biomasse zu hydrolysieren, um fermentierbare Zucker zu erzeugen. Zu den gängigsten Methoden gehören die Behandlung der Biomasse mit Säure oder spezifischen Enzymen und das Erhitzen.
Bei nicht lignozellulosehaltiger Biomasse, wie z. B. Getreide, wird die Biomasse zunächst gemahlen, um die Stärke freizusetzen. Das resultierende Material wird mit einem bestimmten Wasservolumen gemischt, um das Verhältnis von Zucker zu Hefe in der resultierenden Maische zu steuern. Durch Erhitzen der Mischung werden wasserlösliche Stärken aufgelöst, während gleichzeitig durch Säure oder enzymatische Hydrolyse die Stärke in Zucker umgewandelt wird. Die resultierende Mischung wird bis zu einem pH-Wert zwischen 4,8 und 5,0 aufgekauft, der leicht sauer ist. Dies ist notwendig, damit die Hefe, die den Zucker fermentiert, wachsen kann. Durch den Fermentationsprozess entstehen Ethanol und CO2. Durch anschließende Destillation und Entwässerung erhöht sich die Konzentration von Ethanol in der Lösung.
Um als Kraftstoff verwendet werden zu können, muss Ethanol sehr rein sein, so nahe wie möglich an 100%. Industriell hergestelltes Ethanol hat einen relativ hohen Wassergehalt, der die Reinheit reduziert. Es gibt mehrere Methoden zur Dehydrierung von Ethanol, die derzeit alle von Forschern auf Effizienzverbesserungen untersucht werden.
Was sind die ökologischen Vorteile von Bioethanol?
Bioethanol stammt nicht nur aus erneuerbaren Quellen, sondern reduziert auch die Treibhausgasemissionen während der Produktion und bei der Verbrennung des fertigen Kraftstoffs im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen erheblich. Die Zugabe von Ethanol zu Benzin erhöht die Oktanzahl, was bedeutet, dass es eher verbrennt und es uns ermöglicht, unsere ständig schrumpfenden Ölreserven zu strecken. Die Verlängerung der Lebensdauer der Ölreserven verbessert unsere Treibstoffsicherheit und verringert unsere Abhängigkeit von den ölproduzierenden Nationen.
Wenn Sie sich fragen, ob Bioethanol Kohlenmonoxid oder andere schädliche Stoffe produziert, lautet die Antwort: Nein. Bei der Verbrennung von Bioethanol entstehen nur sehr wenige Emissionen; es ist deutlich sauberer als herkömmliche Kraftstoffe. Das Schlimmste, was er abgibt, ist eine vernachlässigbare Menge an Kohlendioxid, viel zu wenig, um irgendeinen negativen Einfluss auf die Gesundheit von Mensch und Umwelt zu haben.
Sie haben vielleicht schon widersprüchliche Aussagen über den Kohlenstoff-Fußabdruck von Bioethanol gehört. Ist Bioethanol nun klimaneutral oder nicht? Die Antwort lautet: Ja, es ist klimaneutral. Aber man muss sich fragen, warum Bioethanol klimaneutral ist. Die Antwort ist eigentlich ganz einfach: Die Menge an Kohlendioxid, die bei der Herstellung von Bioethanol freigesetzt wird, entspricht der Menge an Kohlendioxid, die von den Pflanzen, die den Kraftstoff produzieren, während der Photosynthese aufgenommen wird.
Die Umstellung von erdölbasierten Kraftstoffen auf Bioethanol wird dazu beitragen, die Ozonschicht über der Erde zu heilen, ein langfristiges Ziel der Umweltbewegung. Wenn Ethanol verbrennt, sind die entstehenden Produkte weniger reaktiv mit Sonnenlicht als Emissionen aus konventionellen Brennstoffquellen. Selbst bei der großflächigen Verbrennung von Ethanol ist es unwahrscheinlich, dass die Ozonschicht abgebaut wird.
Selbst wenn wir in naher Zukunft weiterhin konventionellen Kraftstoff für unsere Fahrzeuge verwenden, können wir mit Bioethanol die Treibhausgasemissionen reduzieren. Die Beimischung von Bioethanol zu Benzin bietet eine Reihe von wertvollen Vorteilen. Erstens erhöht es die Oktanzahl des Kraftstoffs, was normalerweise schwierig und teuer zu bewerkstelligen ist. Indem wir minderwertigen Kraftstoff mit Ethanol anreichern, können wir schädliche Emissionen reduzieren und die Leistung verbessern. Die Zugabe von Bioethanol zum Kraftstoff bedeutet auch, dass wir unsere Versorgung weiter ausbauen und unsere Abhängigkeit von erdölproduzierenden Ländern verringern können.
Insgesamt würde ein flächendeckender Einsatz von Bioethanol zu einer verbesserten Luftqualität und einer Verringerung der Prävalenz von krebserregenden Partikeln führen. Laufende Forschungs- und Entwicklungsprojekte verbessern ständig die Umweltvorteile von Bioethanol und machen es noch attraktiver. Die neuesten Konstruktionen von Bioethanolanlagen stellen zum Beispiel sicher, dass das gesamte abgeleitete Wasser umweltneutral ist. Einige Anlagen recyceln das bei der Produktion von Bioethanol anfallende Abwasser, so dass es wiederverwendet werden kann.
Wofür wird Bioethanol-Kraftstoff verwendet?
Ethanol ist ein vielseitiger Kraftstoff, der sein Potenzial bereits in mehreren Schlüsselbereichen unter Beweis gestellt hat. Die prominenteste Anwendung von Bioethanol ist heute als Transportkraftstoff, wobei viele in der Autoindustrie erwarten, dass es schließlich Benzin als primären Transportkraftstoff für Privatfahrzeuge verdrängen wird. Einer der Vorteile von Bioethanol ist jedoch, dass es Benzin nicht vollständig ersetzen muss, um einen Unterschied zu machen. Ethanol wird oft verwendet, um die Leistung von minderwertigem Kraftstoff zu verbessern, und es gibt mehrere Mischkraftstoffe auf dem Markt, die Bioethanol mit Diesel oder Benzin kombinieren.
Wie jeder Kraftstoff kann auch Bioethanol verbrannt werden, um Energie zu gewinnen und Strom zu erzeugen. Die Erforschung der möglichen Rolle von Bioethanol bei der Stromerzeugung ist im Gange. Im Vergleich zu Kohle und Öl hat Ethanol eine viel geringere thermische Energieleistung, was bedeutet, dass viel größere Mengen benötigt werden, um die gleiche Energieleistung zu erzeugen. Wir können es uns jedoch leisten, viel mehr Ethanol zu verbrennen, ohne die Umwelt zu schädigen und giftige Emissionen freizusetzen.
Auch Bioethanol-Kamine werden immer beliebter. Sie produzieren keinen Rauch oder andere schädliche Nebenprodukte, sie sehen großartig aus und sie benötigen keinen Schornstein oder Anschluss an eine Gasleitung.
Wie verhält sich Bioethanol im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen?
Im Vergleich zu Benzin hat Bioethanol einen wesentlich geringeren Energiegehalt. Wenn Sie zwei identische Fahrzeuge haben, von denen eines mit Benzin und das andere mit Bioethanol betrieben wird, kann das mit Benzin betriebene Auto weiterfahren. Bioethanol erzeugt jedoch nicht die gleichen schädlichen Emissionen wie Benzin. Da die Kosten für die Herstellung von Bioethanol weiter sinken und die Produktionsmethoden effizienter werden, könnten wir durchaus einen Punkt erreichen, an dem es sich lohnt, Fahrzeuge häufiger zu betanken.
Bioethanol hat eine höhere Oktanzahl als Benzin und kann sogar dem Benzin zugesetzt werden, um die Oktanzahl zu erhöhen. Eine höhere Oktanzahl bedeutet, dass Bioethanol in einem Motor eher verbrennt als dass es sich entzündet, und es hat bessere Anti-Nuke-Eigenschaften.
Ethanol ist weniger flüchtig als Benzin, gemessen am Reid-Dampfdruck. Der niedrigere Druck von Bioethanol bedeutet, dass es langsam verdampft, was die Konzentration der Verdunstungsemissionen niedrig hält und das Risiko einer Explosion des Kraftstoffs weiter verringert. Der niedrige Dampfdruck kann bei Ethanol aber auch ein Nachteil sein. Eine Kombination aus niedrigem Druck und einem einzigen Siedepunkt bedeutet, dass Motoren, die mit reinem Ethanol betrieben werden, bei Temperaturen unter 20 Grad Celsius nicht ohne Hilfe starten können. Wenn Bioethanol jemals ernsthaft als primärer Autokraftstoff in Betracht gezogen wird, müssen die Motoren dieses Problem kompensieren.
Bioethanol und ähnliche Biokraftstoffe können eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen. Es hat nicht nur ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, sondern die Produktion von Bioethanol ist auch klimaneutral. Behalten Sie diesen Bereich im Auge, denn er könnte durchaus der Kraftstoff der Zukunft sein.