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Technische Wissenschaften


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Produktart: Buch
Verlag: Bachelor + Master Publishing
Erscheinungsdatum: 02.2013
AuflagenNr.: 1
Seiten: 64
Abb.: 17
Sprache: Deutsch
Einband: Paperback

Inhalt

Eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Kraftstoff können Biokraftstoffe aus biogenen Industrieabfällen sein. Gerade in Industrieländern, die einen hohen Kraftstoffbedarf besitzen, entstehen täglich große Mengen von Reststoffen, die sich oft ohne aufwendige Vorbereitung für die Ethanolerzeugung eignen würden und einen wesentlichen Teil zur Kraftstoffversorgung beitragen könnten. Dieses Buch stellt nicht nur zukünftige Konzepte vor, sondern bereits verwirklichte Verfahren der Bioethanolherstellung aus Industrieabfällen. Überwiegend widmet sich diese Studie speziell der Betrachtung und soweit möglich der Bewertung des ökonomischen Potenzials der Nutzung von Abfällen und Reststoffen der Industrie zu Gewinnung von Bioethanol. Die ökonomische Betrachtung und Bewertung fokussiert sich zu Beginn auf den Einsatz von Molkenmelasse als Abfallstoff für die kommerzielle Bioethanolproduktion. Daraufhin folgt ein ökonomischer Vergleich zwischen der Produktion des Bioethanols aus Molkenmelasse mit Bioethanol aus landwirtschaftlicher Biomasse. Dieser Vergleich soll ein mögliches wirtschaftliches Steigerungspotenzial der Ethanolproduktion aufzeigen.

Leseprobe

Textprobe: Kapitel 2, Bioethanol: Bioethanol oder Ethanol ist eine organische Verbindung aus zwei Kohlenstoffatomen, Wasserstoff und einer Hydroxylgruppe. Ethanol wird meistens umgangssprachlich als Alkohol bezeichnet, da es der bekannteste Vertreter der Alkohole ist und ein Genussmittel darstellt. (vgl. Kastenhuber, 2007: 17f) Bioethanol gehört zu den am häufigsten verwendeten Biokraftstoffen. Die überwiegende Verwendung von Bioethanol als Kraftstoff geschieht über unterschiedliche Mischverhältnisse mit Ottokraftstoffen. Lediglich in Brasilien wird durch den Einsatz spezieller Ethanolmotoren reines Ethanol E-100 als Kraftstoff genutzt. Der eingeschränkte Einsatz von reinem Ethanol als Kraftstoff beruht auf der nachteiligen Eigenschaft, dass reiner Alkohol leichter Feuchtigkeit aus der Umgebung bindet, was die Zündeigenschaften verschlechtert (vgl. Henniges 2007: 26). Ein genereller Nachteil von Ethanol ist der geringe Energiegehalt im Vergleich zu anderen Kraftstoffen. Ein Liter Ethanol ersetzt etwa 0,66 Liter Normalbenzin (vgl. Brysch, 2008: 38). Der energetische Nachteil gegenüber anderen Kraftstoffen entsteht durch den sehr viel höheren Sauerstoffanteil im Ethanol, wiederum führt dieser zu einer besseren Verbrennung und damit zu einer Leistungssteigerung des Motors (Putensen 2005: 39). Beim Einsatz von E-85 statt Normalbenzin ergibt sich ein Mehrverbrauch an Kraftstoff von maximal 46 %, abhängig von der Hubraumgröße eines Ottomotors (vgl. Maierhofer, 2011). Vorteile bietet Ethanol als Gemisch mit z. B. Normalbenzin, es können damit gängige Ottomotoren betrieben werden – bis zu einen Ethanolanteil von 25 %. Die hohe Oktanzahl von Ethanol im Vergleich zu anderen Kraftstoffen führt dazu, dass es als Oktanzahlverbesserer zugemischt wird. Eine Beimischung ermöglicht eine bessere Nutzung des optimalen Leistungspotenzials der Motoren und erhöht den Wirkungsgrad (leichte Leistungssteigerung des Motors) (vgl. Brysch, 2008: 38). Es bestehen zwei Möglichkeiten, Ethanol auf diese Weise zu nutzen. Die eine Möglichkeit ist eine direkte Beimischung von Ethanol zu Benzin, dabei entsteht z. B. E-5. Die indirekte Beimischung geschieht in Form von Ethyltertiär-Butyl-Ether (ETBE), der aus Ethanol (47 % Volumenanteil) und aus Erdöl gewonnenen Isobutylen (53 % Volumenanteil) entsteht (vgl. Putensen, 2005: 35). ETBE darf laut Qualitätsnorm bis zu 15 % beigemischt werden (vgl. Brysch, 2008: 38f). Die zunehmend bevorzugte Ethanol-Beimischung ist das s. g. E-85, dabei wird tatsächlich 15 % Benzin dem Ethanol beigemischt. Nicht alle Ottomotorkomponenten vertragen einen hohen Ethanolanteil (vgl. Henniges, 2007: 24) und die Verbrennung muss auf ein solches Gemisch abgestimmt werden. Bis auf wenige alte Fahrzeugmodelle können aber alle KFZ mit einem Ottomotor auf einen solchen Ethanolbetrieb gegen geringe Kosten umgerüstet werden (vgl. C.A.R.M.E.N, 2012). Fahrzeughersteller produzieren seit 2003 auf der ganzen Welt FFV (Flexible Fuel Vehicles), die serienmäßig mit E-85 betrieben werden können (vgl. Henniges, 2007: 27). Der Vorteil der FFV und der umgerüsteten Fahrzeuge ist, dass sie mit allen Ethanol-Gemischen bis zu einem 85 %-Ethanolanteil betrieben werden können. 2.1, Bioethanolmarkt: 2.1.1, Globaler Bioethanolmarkt: Das Wachstum des globalen Bioethanolmarktes lässt sich anhand der stetig steigenden Produktionszahlen von Bioethanol beobachten. In den Jahren von 2008 bis 2010 stieg die Jahresproduktion von 67 Mrd. auf 86 Mrd. l Bioethanol (vgl. REN21, 2011: 15). Der globale Bioethanolmarkt wird von Brasilien und den USA dominiert. Die beiden führenden Länder in der Bioethanolproduktion erzeugten zusammen im Jahre 2010 88 % des gesamten Bioethanols (vgl. REN21, 2011: 13). Brasilien, wie auch die USA, begannen in den 1970er Jahren, hervorgerufen durch die Ölkrise, mit der Ethanolproduktion. Als Rohstoff verwendet die USA hauptsächlich Mais, und Brasilien nutzt Zuckerrohr für die Ethanolproduktion. Beide Regierungen beschlossen Förderungsmaßnahmen und Gesetze, wie das brasilianische PROALCOOL Programm, um Unabhängigkeit von der Rohölversorgung sowie der Preisentwicklung des Rohöls durch die OPEC zu erlangen (vgl. Becker, 2011: 7ff). Die Länder entwickelten sich in den folgenden Jahrzehnten zu den weltgrößten Erzeugern und Verbrauchern von Bioethanol. Brasilien war bis 2009, aufgrund der niedrigen Produktionskosten von 0,17 bis 0,19 €/l (vgl. Henniges 2007: 68) und der Tiefstpreise für Zucker sowie hoher Rohölpreise, der größte Exporteur für Bioethanol (vgl. Klepper, 2011: 97). Die starke Abhängigkeit zur Zuckerindustrie zeigte im Jahre 2010 die Schwächen des brasilianischen Exporteurs. Durch den Anstieg des Zuckerpreises verlagerte sich die Produktion zuungunsten des Ethanols (vgl. Klepper, 2011: 98). Ein Export des Ethanols war ökonomisch nicht vertretbar. Dies führte dazu, dass der traditionelle Markt in Europa wegbrach (vgl. REN21 2011: 36). Die USA wurden zum führenden Exporteur für Bioethanol (vgl. REN21 2011: 13). Die großzügigen Ethanolproduktions-Subventionen der US-Regierungen und niedrige Erlöse aus dem Verkauf von Mais als Nahrungsmittel waren wirtschaftliche Anreize für die Landwirte, Mais als Rohstoff für eine eigenständige Ethanolproduktion in Betracht zu ziehen. Trotz der staatlichen Förderung waren die Produktionskosten wie z. B. im Jahre 2007 ca. 0,25-0,29 €/l (vgl. Henniges, 2007: 75) sehr viel höher als die des brasilianischen Bioethanols. Ein weiterer Transport bis nach Europa wäre nur bedingt wirtschaftlich, deshalb exportiert die USA überwiegend nach Kanada. Nur 3,4 Mio. l Bioethanol wurden von den zwei führenden Ethanolproduzenten nach Europa geliefert (vgl. Neumann, 2011: 11). Die globale Nachfrage an Bioethanol wird in den kommenden Jahrzehnten weiter steigen, hervorgerufen durch Umweltbestimmungen in Ländern der ganzen Welt. Beimischungsquotengesetze für Bioethanol bestehen in den zwei größten Bioethanolabsatzmärkten bereits seit einigen Jahrzehnten und seit einigen Jahren in viele Länder der Europäischen Union. Weitere Länder Asiens planen die Einführung von Gesetzen mit ähnlichen Beimischungspflichten (vgl. REN21, 2011: 60, 86). Die Ziele gehen über den Erlass hinaus, gefordert sind stetige Steigerungen der Quoten, um den Biokraftstoffanteil am gesamten Kraftstoffverbrauch zu erhöhen (vgl. Klepper, 2011: 89).

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