Bio-Diesel
Biodiesel
Biodieselprobe
Biodieselprobe
Andere Namen

Fettsäuremethylester (FAME), „Fettsäuren, C16–18- und C18-ungesättigt, Methylester“[1]

Kurzbeschreibung Kraftstoff für selbstzündende Kolbenmotoren (Dieselkraftstoffe), Lösungsmittel
Herkunft

biosynthetisch

CAS-Nummer

67762-38-3

Eigenschaften
Aggregatzustand flüssig
Kinematische Viskosität

7,5 mm²/s (bei 20 °C)[2]

Dichte

(0,875 … 0,885) kg/L (bei 20 °C)[1]

Heizwert

9,1 kWh/L = 10,4 kWh/kg (bei ? °C)[3]

Brennwert

32,6 MJ/L = 37,1 MJ/kg (bei ? °C)[4]

Cetanzahl

56 CZ[5]

Schmelzbereich −10 °C[1]
Siedebereich

etwa (176 … unbestimmt) °C[6][7]

Flammpunkt

180 °C[1]

Zündtemperatur circa 250 °C[6]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
UN-Nummer 1202
Gefahrnummer 30
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Biodiesel ist ein in der Verwendung dem mineralischen Dieselkraftstoff ähnlicher biosynthetischer Kraftstoff. In Europa wird er meistens durch Umesterung von Rapsöl mit Methanol gewonnen (Raps-Methyl-Ester).

Biodiesel[8] kann in geeigneten Motoren in reiner Form – als B100 bezeichnet – oder als Blend mit Mineralöldiesel in jedem Mischungsverhältnis verwendet werden.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Die Herstellung von Biodiesel durch Umesterung von pflanzlichen Ölen mit Methanol ist ein lange bekanntes Verfahren und wurde bereits 1853 von E. Duffy und J. Patrick beschrieben, Jahre bevor der Dieselmotor entwickelt wurde.

Den Einsatz von Kraftstoff für Diesel-Motoren auf Basis von reinen Pflanzenölen (Pflanzenölkraftstoff) testete Rudolf Diesel im Rahmen der Weltausstellung im Jahr 1900.[9] Er berichtete darüber auf einem Vortrag vor der Institution of Mechanical Engineers of Great Britain: „..auf der Pariser Weltausstellung 1900 wurde ein kleiner Diesel-Motor der Firma Otto gezeigt, der auf Anforderung der französischen Regierung auf Arachidöl (einem aus Erdnüssen gewonnenen Öl) lief, und er arbeitete so problemlos, dass nur sehr wenige Leute darauf aufmerksam wurden. Der Motor war für den Gebrauch von Mineralöl konstruiert und arbeitete dann ohne Änderungen mit Pflanzenöl.“ In seiner Patentschrift schrieb er bereits 1912 vorausschauend: Der Gebrauch von Pflanzenöl als Kraftstoff mag heute unbedeutend sein. Aber derartige Produkte können im Laufe der Zeit ebenso wichtig werden wie Petroleum und diese Kohle-Teer-Produkte von heute.

Die Geschichte des Biodiesel im heutigen Sinn beginnt mit den Arbeiten des Belgiers G. Chavanne, der am 31. August 1937 ein Patent zur Umesterung von Pflanzenölen mit Ethanol und Methanol anmeldete,[10] um deren Eigenschaften zur Nutzung als Motorenkraftstoff zu verbessern (Belgisches Patent 422,877).[11] Der Einsatz eines nach diesem Verfahren erzeugten Biodiesels auf Palmölbasis wurde schon 1938 auf einer Buslinie zwischen Brüssel und Louvain erfolgreich getestet. Weitere Untersuchungen fanden in den 1970er Jahren in Brasilien[12] und Südafrika statt.

Im Jahr 1983 wurde der Prozess für die Produktion von Biodiesel in Kraftstoffqualität international veröffentlicht.[13]

Die Firma Gaskoks in Österreich errichtete 1989 die erste kommerzielle Biodieselanlage mit einer Jahreskapazität von 30.000 Tonnen pro Jahr nach einem südafrikanischen Patent. In den 1990er Jahren wurden viele Biodieselanlagen in Europa gebaut, 1998 wurden in 21 europäischen Staaten kommerzielle Biodieselprojekte durchgeführt.

Im September 2005 führte der US-Bundesstaat Minnesota als erster Staat in den Vereinigten Staaten eine Beimischung von 2 % Biodiesel zum regulären Diesel ein.[14] Seit 2007 gilt in Deutschland eine Beimischungspflicht von 4,4 % Biodiesel zu herkömmlichem Diesel. Im Zuge der politischen Bemühungen um die Senkung des Kohlendioxidausstoßes wurde in zahlreichen weiteren Ländern eine Beimischung eingeführt oder ist geplant.

Produkt

Eigenschaften

Biodiesel ist je nach verwendetem Rohmaterial eine gelbe bis dunkelbraune, mit Wasser kaum mischbare Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt und niedrigem Dampfdruck. Der Flammpunkt liegt in der Regel über 130 °C und ist damit signifikant höher als bei regulärem Diesel. Die Dichte liegt bei 0,88 g/cm3. Die Viskosität ist vergleichbar mit der von Diesel.

Der Cloud Point von reinem Biodiesel variiert signifikant mit dem verwendetem Rohmaterial. Auf Rapsöl basierender Biodiesel geliert bei circa −10 °C, bei der Verwendung von tierischen Fetten als Rohstoff bei circa +16 °C. Nach der Biodiesel-Norm DIN EN 14214 produzierter und mit Additiven versetzter Biodiesel flockt bei etwa −20 °C aus, während Diesel je nach Menge der zugebenden Additive bei bis zu −40 °C nutzbar ist.

Biodiesel besitzt gegenüber regulärem Diesel eine höhere Wasserlöslichkeit, die gegebenenfalls Korrosion begünstigen kann, ist schwefelarm und enthält weder Benzol noch andere Aromaten.

Die Schmiereigenschaften von Rapsmethylester sind besser als von mineralischem Diesel, wodurch sich der Verschleiß der Einspritzmechaniken vermindert.[15] Überalterter oder qualitativ minderwertiger Biodiesel jedoch kann zu Korrosion und erhöhtem Verschleiß an elementaren Teilen der Einspritzpumpe führen.

Qualitätsstandards

Das Europäische Komitee für Normung hat im Jahr 2003 für Biodiesel (Fettsäuremethylester – FAME) den Standard EN 14214 festgelegt. Damit werden Grenzwerte unter anderem für Wassergehalt, Gesamtverschmutzung, Dichte, Viskosität, chemische Zusammensetzung und Flammpunkt des Biodiesels definiert. Biodiesel, das aus reinem Soja- oder Palmöl hergestellt wurde, kann die Norm EN14214 bislang nicht erfüllen, die US-Norm ASTM D 6751[16] jedoch schon. Biodiesel aus Mischungen einer Vielzahl verschiedener Rohstoffe (etwa Hoch-Ölsäure, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Palmöl, Jatrophaöl) kann jedoch als Beimischung zu fossilem Diesel je nach Jahreszeit bis zu 10% zugemischt werden.[17][18]

Nomenklatur

Biodiesel auf Basis von Sojaöl

Die übergreifende Abkürzung aller Methylester auf Basis von Pflanzen- und Tierölen ist

Je nach Art des Grundstoffes wird beispielsweise unterschieden:

  • PME Palmölmethylester
  • RME Rapsölmethylester / Rapsmethylester / Rapsdiesel

Weitere pflanzliche Methylester sind Sonnenblumenmethylester und Sojaölmethylester, die im Regelfall aus den USA importiert werden.

Daneben sind Methylester auf Basis von Altfetten und Tierfetten erhältlich:

  • AME wird für Altfettmethylester verwendet
  • FME steht für Tierfettmethylester

Neben dem reinem Biodiesel (B100) ist Biodiesel in zahlreichen Ländern als Beimischung zu herkömmlichem Dieselkraftstoff vorgeschrieben, in der Regel als 5%ige Mischung (B5).

Biologische Abbaubarkeit

In einer Studie der Universität Idaho wurde die biologische Abbaubarkeit von RME und verschiedenen Biodiesel/Diesel-Blends untersucht.[19] Die Ergebnisse zeigten, dass Biodiesel leicht biologisch abbaubar ist und die Abbaubarkeit von regulärem Diesel fördert. Dieser Ansatz wurde bei der Reinigung ölverschmutzter Strände in Betracht gezogen.[20]

Die schnelle biologische Abbaubarkeit des Biodiesels kann sich im praktischen Einsatz in Kraftfahrzeugen als Nachteil auswirken, da sie einhergeht mit einer schlechten Alterungsbeständigkeit. Nach unsachgemäßer und zu langer Lagerung können Bakterienbefall, Oxidation und Wasseranreicherung die Eigenschaften des Biodiesels verschlechtern.[21]

Herstellung

Kalottenmodell von Linolsäuremethylester, einem typischen Bestandteil des Biodiesels

Pflanzliche und tierische Öle sind Ester des Glycerins mit Fettsäuren. Die Umesterung mit Methanol, also der Ersatz des Glycerins im Ölmolekül durch Methanol, ist der gebräuchlichste Prozess zur Herstellung von Biodiesel. Der Prozess kann prinzipiell durch Säure katalysiert werden, der technische Prozess wird heutzutage jedoch meist durch Basen katalysiert.

Die allgemeine Reaktionsgleichung zur Herstellung von Biodiesel lautet:

Nach der Umesterung folgen als weitere Produktionsschritte die Biodiesel-Aufarbeitung durch Abtrennung von Glycerin und überschüssigem Methanol sowie die Aufarbeitung der Nebenprodukte (Reinigung des Glycerins) und Wiedergewinnung der Einsatzstoffe durch Destillation des überschüssigen Methanols und Rückführung von Fettsäuren.

Einsatzstoffe

Generell eignen sich alle pflanzlichen und tierischen Fette zur Herstellung von Biodiesel. In Europa wird dazu vor allem Raps- und in kleineren Mengen Sonnenblumenöl verwendet. In Nordamerika stellt Sojaöl den Hauptrohstoff dar, ein geringer Teil des Biodiesels wird aus Canolaöl produziert. Palmöl ist der Hauptrohstoff für Biodiesel in Südostasien, ergänzend wird hier Kokosöl verwendet. Hinzu kommen in geringen Mengen vor allem in Großbritannien aufbereitete Pflanzenölreste (Recycling) und in Mitteleuropa Tierfette.[22]

Die Einsatzstoffe oder deren Mischungen sind so zu wählen, dass die Spezifikationen nach der europäischen DIN EN 14214 bzw. amerikanischen ASTM D 6751 Norm eingehalten werden.

Gewinnung des Rapsöls

Als Rohstoff für Biodiesel stellt sich unter mitteleuropäischen Verhältnissen Raps (Brassica napus oleifera) als die geeignete Pflanze mit einem Ölgehalt in den Samen von 40 bis 45 % dar. In der Ölmühle wird aus der Rapssaat Öl (Rapsöl) gewonnen. Als Nebenprodukte gehen Rapsextraktionsschrot und Rapskuchen in die Futtermittelindustrie.

Die im Raps vorliegenden Öl- und Fettmoleküle (zu fast 95% C18-Ketten) weisen eine enge Kohlenstoffkettenverteilung sowie einen konstanten Sättigungsgrad auf.

Produktionsverfahren

Biodieselraffinerie bei Zistersdorf

Herkömmliche Umesterung

Die eingehenden Rohstoffe müssen einen niedrigen Gehalt an Wasser und freien Fettsäuren haben, da sonst die Verseifung und die daraus entstehende Emulsionsbildung den Prozess beeinträchtigen können.

Zur Umesterung wird in der Umesterungsanlage die vorgeschriebene Menge Katalysator zum Methanol gegeben und aufgelöst. Das Methanol wird über das stöchiometrische Verhältnis von Öl (Glycerinester) zu Alkohol hinaus zugegeben, um die Reaktion auf die Seite des Methylesters zu verschieben.

Die Lösung wird für mehrere Stunden bei Temperaturen zwischen 50 und 70 °C gerührt, um die Reaktion zu vervollständigen.

Nach der Beendigung der Reaktion liegt das Gemisch in zwei Phasen vor. Die leichtere Phase enthält das Biodiesel mit Beimengungen von Methanol, die untere Phase hauptsächlich das Glycerin und Nebenprodukte. Nach Trennung der Phasen wird der Biodiesel zur Aufarbeitung gewaschen um Spuren von Alkali sowie das Methanol zu entfernen und entweder destilliert oder anderweitig getrocknet.[23]

Die Glycerinphase enthält überschüssiges Methanol sowie die meisten Nebenprodukte des Prozesses. Die neutralisierte Fettsäure bildet eine Seife und muss sauer gestellt werden. Das überschüssige Methanol wird destillativ entfernt. Das anfallende Roh-Glycerin wird je nach Verwendungszweck weiter aufgearbeitet.

Moderne Biodieselanlagen haben eine Kapazität von rund 200.000 Tonnen pro Jahr.[24]

Überkritischer Prozess

Eine katalysatorfreie Alternative bietet die Umesterung mit überkritischem Methanol in einem kontinuierlichen Prozess. In diesem Prozess bilden Öl und Methanol eine Phase und reagieren spontan und schnell.[25] Der Prozess ist unempfindlich gegenüber Wasserspuren im Rohmaterial und freie Fettsäuren werden in Biodiesel konvertiert. Weiterhin entfällt der Schritt der Katalysatorentfernung.[26] Der Prozess erfordert hohe Drücke und Temperaturen, der Gesamtenergieverbrauch ist aber vergleichbar mit dem herkömmlichen Batch-Prozess, da einige Prozessschritte entfallen.[27]

Verwendung

Kleine Mengen von Biodiesel lassen sich problemlos mit herkömmlichem Diesel mischen. Seit dem 1. Januar 2004 ist eine Beigabe von 5% gesetzlich erwünscht und wird von Mineralölgesellschaften in Deutschland umgesetzt. Eine technische Freigabe der Fahrzeughersteller ist hierfür nicht erforderlich. Für höhere Beimischungen sollte der Motor allerdings biodieselfest sein.

Fahrzeugtechnik

Bei der Anwendung von Biodiesel ist zu beachten, dass der Fahrzeughersteller den Biodieselbetrieb für das Fahrzeug zugelassen hat. Die mit dem Kraftstoff in Berührung kommenden Kunststoffteile, wie etwa Schläuche und Dichtungen, müssen beständig gegenüber Biodiesel sein.[28]

Auskunft hierüber erteilen die Vertragswerkstätten, Werksvertretungen und die Fahrzeughersteller.[29]

Biodiesel stellt als Kompromiss eine Anpassung eines Kraftstoffs an vorhandene Motortechnik dar, wohingegen der technisch wesentlich veränderte Elsbett-Motor eine Anpassung an den einfach herstellbaren Pflanzenöl-Kraftstoff darstellt.

Biodiesel hat gute Lösungsmitteleigenschaften und kann Ablagerungen aus Tank und Leitungen lösen, die den Kraftstofffilter verstopfen können.[30]

Ein Problem stellt der Kraftstoffeintrag ins Motoröl dar. Wie beim Normaldieselbetrieb gelangt unverbrannter Kraftstoff an die Zylinderwand und damit in den Schmierkreislauf. Reiner Dieselkraftstoff beginnt bei circa 55 °C zu verdampfen. Erreicht das Motoröl im Fahrbetrieb diese Temperatur, verdampft der Dieselkraftstoff aus dem Motoröl. Da RME im Gegensatz zu Diesel erst ab etwa 130 °C zu verdampfen beginnt und das Motoröl diese Temperatur nicht erreicht, reichert sich zwangsläufig Pflanzenöl im Motoröl an. Durch hohe örtliche Temperaturen im Schmierkreislauf zersetzt sich RME allmählich (siehe auch Cracken, Verkokung, Polymerisation), was zu festen oder schleimartigen Rückständen führt. Dies und die allgemeinen Verschlechterungen der Schmiereigenschaften des Motoröls bei hoher Kraftstoffkonzentration kann zu erhöhtem Motorverschleiß führen, weswegen bei RME-Betrieb kürzere Ölwechselintervalle notwendig sind.[31]

Fahrzeuge mit bestimmten Rußpartikelfiltern können technische Probleme bekommen, wenn diese Systeme darauf ausgelegt sind, alle 500–1.000 km die Einspritzmenge zwecks Verbrennung der Partikel im Filter zu erhöhen. Beim Einsatz von Biodiesel ist nach bisherigen Kenntnissen kein Nachbrennen des Filters notwendig.[32]

Biodiesel für Mercedes 300D

Einspritztechnik

Gefördert durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V., die Volkswagen AG, die Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e. V. sowie durch die Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V. (UFOP) hat die Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) im Rahmen eines Projektvorhabens erfolgreich einen Sensor entwickelt, der dem Motormanagement die Information vermittelt, welcher Kraftstoff oder welches Kraftstoffgemisch aktuell eingesetzt wird.[33]

Einspritzmenge und -zeitpunkt können so jeweils optimiert werden. Der Sensor basiert auf einem kapazitiven Messverfahren, welches die Dielektrizitätszahl in den verschiedenen Kraftstoffen misst und in ein proportionales Spannungssignal umwandelt. So wird es möglich, unabhängig vom verwendeten Kraftstoff und dessen Mischungsverhältnis, die gesetzlichen Abgasnormen einzuhalten.

Erfahrungen im PKW- und Nutzfahrzeugbereich zeigen, dass es nach mehrjährigem Verbrauch von Biodiesel zu Schädigungen der Kraftstoffpumpe kommen kann. Das betrifft besonders die direkteinspritzenden Pumpe-Düse-Motoren. Demnach wurde zwar das Fahrzeug für Biodieselbetrieb freigegeben, jedoch verweigert der Hersteller der Einspritzpumpen (Bosch) dem Fahrzeughersteller eine offizielle Freigabe für RME. Land Rover bietet allerdings Motoren mit Common-Rail-Technologie an, die für Biodiesel zugelassen sind.[34] Die Firma Deutz wurde vom DLG für die Entwicklung von Dieselmotoren für den Betrieb mit Biokraftstoffen ausgezeichnet.[35]

Angeblich soll Biodiesel bei hohen Drücken keine ausreichende Schmierfähigkeit besitzen und damit erhöhten Verschleiß verursachen. Trotz der sonst beobachteten guten Eigenschmierfähigkeit des Biodiesels gilt dies für Pumpe-Düse-Einspritzeinheiten nicht. Da Biodiesel zähflüssiger ist als fossiler Diesel, wird es nicht durch die feinen Schmierkanäle gepresst. Die Pumpe läuft also trocken und wird dadurch zerstört.

Dem widersprechen allerdings vom BMFT geförderte Prüfstandsversuche bei der Porsche AG, die an einem Mercedes-Benz-Motor im Biodiesel-Betrieb auch nach 500 Stunden Laufzeit hohe Sauberkeit und eine Verschleißminderung um 60 % im Vergleich zum Normalbetrieb mit üblichem Dieselkraftstoff aufzeigten.

Erfolgreicher Flotteneinsatz im Busbereich der Graz AG Verkehrsbetriebe (Biodiesel aus gebrauchten Pflanzenölen)

Es werden technische Lösungen von Deutz und Fendt auf Basis fremdgeschmierter Einspritzpumpen angeboten, die diese Probleme nicht aufweisen.

Verbrauch und Emissionen

Biodiesel senkt deutlich die Ruß-Emission (bis zu etwa 50 %), doch der Gehalt an schädlichen Partikeln bleibt vergleichbar mit Mineralöl-Diesel. Demgegenüber verursacht er eine um bis zu etwa 40 % höhere Kohlenwasserstoff- sowie teilweise höhere NOx-Emissionen.[36]

Es gibt Hinweise darauf, dass die durch Biodiesel bedingten Emissionen weniger krebserregend zu sein können, als die durch herkömmlichen Diesel verursachten.[37]

Wegen der etwas geringeren Energiedichte können Leistungseinbußen von etwa 5–10 % oder analog ein ebenso erhöhter Treibstoffverbrauch auftreten.[38]

Nicht Biodiesel-taugliche Fahrzeuge

Wird eine nicht FAME-festes Fahrzeug mit Biodiesel betrieben, zersetzt dieser in kurzer Zeit die treibstoffführenden Schläuche und Dichtungen, wobei auch Dichtungen in der Einspritzanlage und Zylinderkopfdichtungen betroffen sein können. Der Grund liegt auch hier im guten Lösungsmittelverhalten des Biodiesels. Er löst die in Dichtungen und Schläuchen enthaltenen Weichmacher, die Teile verspröden und werden undicht.

Auch wenn der Motor ab Werk für Biodieselbetrieb freigegeben ist, muss dies jedoch für Zusatzaggregate, wie etwa eine Standheizung, nicht gelten. Beim Kauf eines für den Biodieselbetrieb vorgesehenen Fahrzeugs ist also darauf zu achten, dass wirklich alle verbauten Komponenten biodieseltauglich sind.

Neuere Motoren, die nicht FAME-zertifiziert sind, können darüber hinaus auf Grund der anderen Verbrennung Probleme mit der Motorelektronik bekommen, die fest auf normalen Dieselkraftstoff eingestellt ist.

Korrosion

Eine Untersuchung der Darmstädter Materialprüfungsanstalt hat gezeigt, dass Korrosionsschutzschichten wie Verzinkung von Biodiesel angegriffen werden können. Kritisch war hierbei, dass Biodiesel leicht hygroskopisch wirkt und bei einem eventuellen Wassergehalt durch Esterhydrolyse freie Fettsäuren entstehen, die den pH-Wert senken und korrosiv wirken können. Siehe dazu auch den Artikel Dieselpest. Durch eine Beimischung konventionellen Diesels wird dieser Effekt allerdings vollständig verhindert.[39][40]

Schienenverkehr

Eine Lok der Virgin Voyager Gesellschaft (Zug-Nr. 220007 Thames Voyager) von Richard Branson wurde zur Verwendung von eines 20-prozentigen Biodieselgemisches umgebaut.[41] Durch die Umstellung sollten 14 % der direkten Emissionen eingespart werden.

Ein weiterer Zug, der auf einer Mischung mit 25 % Biodiesel während der Sommermonate laufen soll, wurde in östlichen Teil des US-Bundesstaates Washington eingesetzt.[42] Als Kraftstoff wurde ein auf Canolaöl basierender Ester benutzt.

Schifffahrt

Die „Earthrace“ im Dock von Malmö, Schweden

Der Einsatz von Biodiesel in der Schifffahrt erfolgt oft unter dem Aspekt des Umwelt- und Gesundheitsschutzes. So wird das Ausflugsschiff Sir Walter Scott auf dem Loch Katrine in Schottland mit Biodiesel betrieben, um die Trinkwasserversorgung von Glasgow bei einem möglichen Unfall nicht durch die Kontamination mit Kohlenwasserstoffen zu gefährden. Um die generelle Einsatzfähigkeit von Biodiesel in der Schifffahrt zu demonstrieren, wurde der Trimaran Earthrace entwickelt. Dieser wird ausschließlich von Biodiesel angetrieben und umrundete im Jahr 2008 die Erde in 60 Tagen, 23 Stunden und 49 Minuten.[43]

Auch das Umweltbundesamt empfiehlt die Verwendung von Biodiesel als Kraftstoff in Sportbooten unter Aspekten des Gewässerschutzes.[44]

Luftverkehr

Es wurden verschiedene Tests in Tschechien[45] von Rolls-Royce, Air New Zealand und Boeing (auf einem Triebwerk einer Boeing 747);[46] durchgeführt und ein Test mit einem kommerziellen Passagierflugzeug von Virgin Atlantic angekündigt.[47]

Der Jungfernflug des ersten mit Biodiesel betriebenen Flugzeugs fand am 24. Februar 2008 auf dem Flug von London Heathrow Airport nach Amsterdam statt.[48]

Heizöl

Biodiesel kann im Prinzip auch als Heizöl verwendet werden, wobei auf Grund der guten Lösungsmitteleigenschaften hohe Anforderungen an die chemische Beständigkeit der verwendeten Heizanlagenkomponenten gestellt werden. Das Blockheizkraftwerk des Bundeskanzleramt wird mit Biodiesel betrieben.

Marktchancen

Biodiesel-Verbrauch in der EU (in GWh)[49][50]
Nr. Staat 2005 2006 2007
1 Deutschland Deutschland 18.003 29.447 34.395
2 Frankreich Frankreich 4.003 6.855 13.506
3  OesterreichÖsterreich Österreich 920 3.878 4.270
4 Vereinigtes Königreich Vereinigtes Königreich 292 1.533 3.148
5 Spanien Spanien 270 629 3.031
6 Portugal Portugal 2 818 1.847
7 Italien Italien 2.000 1.732 1.621
8 Schweden Schweden 97 523 1.158
9 Belgien Belgien 0 10 1.061
10 Griechenland Griechenland 32 540 940
11 Bulgarien Bulgarien 96 539
12 Litauen Litauen 87 162 477
13 Luxemburg Luxemburg 7 6 397
14 Tschechien Tschechien 33 213 380
15 Polen Polen 152 491 180
16 Slowenien Slowenien 58 48 151
17 Irland Irland 9 8 27
18 Lettland Lettland 29 17 0
19 Ungarn Ungarn 0 4 0
20 Dänemark Dänemark 0 0 0
21 Niederlande Niederlande 0 172 n.a.
22 Slowenien Slowenien 110 149 n.a.
23 Rumänien Rumänien 32 n.a.
24 Malta Malta 8 10 n.a.
25 Finnland Finnland 0 0 n.a.
26 Estland Estland 0 7 n.a.
27 Republik Zypern Zypern 0 0 n.a.
27 EU Gesamt 26.110 47.380 67.154
1 t Öleinheit = 11,63 MWh; „n.a.“ = nicht angegeben

In Deutschland konnte 2006 an insgesamt 1.900 Tankstellen Biodiesel getankt werden. Ein Großteil der Fahrzeughalter machte allerdings von dieser Möglichkeit nicht Gebrauch. Mögliche Gründe dafür waren mangelnde Information über den Kraftstoff oder die Unkenntnis, ob das eigene Auto für Biodiesel freigegeben wurde. Außerdem sorgten die oben geschilderten technischen Probleme für Zurückhaltung.

Mangelnde Informationen für den Verbraucher und Haftungsfragen bei biodieselbedingten Spätschäden dürften die größten Probleme bezüglich einer breiteren Akzeptanz des Biodiesels sein.

Zudem ist seit 2008 auf Grund des geforderten Tankstellen-Abgabepreises im Verhältnis zum mineralischen Dieselkraftstoff, des Mehrverbrauchs und der technischen Restrisiken der Betrieb mit reinem Biodiesel als unwirtschaftlich anzusehen.

Selbst wenn alle Anbauflächen von Biodiesel ausgenutzt würden, könnte dies lediglich rund 5 bis 10 % des Kraftstoffverbrauchs decken. Europaweit ist auch des Öfteren von Überlegungen zu hören, dem herkömmlichen Dieseltreibstoff in Zukunft etwa 3 bis 5 % Biodiesel hinzuzufügen, da dieser Biodiesel-Anteil auch für nicht vorbereitete Fahrzeuge als unbedenklich gehandelt wird. In Frankreich wird dem Dieselkraftstoff seit längerem genau diejenige Menge Biodiesel beigemischt, die die französische Landwirtschaft in der Lage ist zu produzieren. Dort haben die normalen Dieselqualitäten einen Biodieselanteil von 5 %. Dadurch werden technische Nachteile (Korrosion, Aufweichen s.o.) vermieden und der faktische Marktanteil des Biodiesels ist deutlich höher als in Deutschland.

Auch in Deutschland wird dies inzwischen bei ARAL und Shell seit Anfang 2004 bei den normalen Dieselsorten auf Grundlage der EU-Direktive 2003/30/EC (Mai 2003) umgesetzt. Diese fordert die Sicherstellung durch die EU-Mitgliedsstaaten, dass ab 31. Dezember 2005 mindestens 2 % und bis zum 31. Dezember 2010 mindestens 5,75 % der zum Transport bestimmten Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen stammen, im wesentlichen also biogenen Ursprungs sind. In Österreich wurde die EU-Direktive teilweise früher umgesetzt und ab 1. November 2005 nur mehr Diesel mit 5 % Zusatz aus biogenen Quellen angeboten.

In Österreich ist Biodiesel seit Sommer 2007 in den meisten Regionen praktisch kaum erhältlich, da die verfügbaren Mengen an reinem Biodiesel aufgrund der Gesetzeslage dem herkömmlichen Dieselkraftstoff beigemischt werden müssen.[51]

Absatzzahlen

Nach Angaben der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP) ist der Absatz von Biodiesel im Jahre 2004 auf 330.000 Tonnen nach 287.000 Tonnen im Vorjahr an den Tankstellen gestiegen. An manchen Tankstellen ist oft kein Biodiesel vorhanden. Der Rest der im Jahre 2004 produzierten 1,1 Mio. Tonnen ging direkt an Großverbraucher und als Beimischung zum Dieselkraftstoff.

Absatzzahlen von Biodiesel in Deutschland
Jahr Reinkraftstoff
(in Mio. Liter)
Gesamt[52]
(in Kilotonnen)
2000 keine Angaben 340
2001 163,2 450
2002 189,6 550
2003 360,2 800
2004 476,6 1.200
2005 589,3 1.800
2006 538,7 keine Angaben

Politik

Europäische Union

Die Europäische Union hat in ihrer Biokraftstoff-Richtlinie einen Zeitplan in Stufen vorgegeben: Alle Mitgliedsstaaten sollten ihren Kraftstoffverbrauch bis zum Jahr 2005 zu zwei Prozent mit Biokraftstoffen abdecken. Bis 2010 sollen es 5,75 Prozent sein, bis 2020 zehn Prozent. Dies kann durch Verwendung der Biotreibstoffe in Reinform oder als Beimischung erfolgen.[53]

Deutschland

Das 2006 vom Bundestag verabschiedete Biokraftstoffquotengesetz schreibt vor, dass der Anteil an Biokraftstoffen bis 2010 auf 6,75 % und bis 2015 auf 8 % steigen soll. Bereits seit 2004 durfte herkömmlicher (Mineralöl-)Diesel mit bis zu 5 % Biodiesel gestreckt werden.

Der Bundestag verabschiedete am 29. Juni 2006 nach langem Streit in der Koalition das Energiesteuergesetz, das die schrittweise Besteuerung von Biodiesel und Pflanzenöl (als Treibstoff) vorsieht. Für beide Stoffe soll ab 2012 der volle Mineralölsteuersatz gelten. Reiner Biodiesel wird ab August 2006 mit neun Cent pro Liter besteuert. In Stufen von sechs Cent wird die Steuer ab 2008 jedes Jahr bis 2011 erhöht. Ab 2012 greift dann ein Steuersatz von 45 Cent. Er liegt damit zwar um zwei Cent unter dem Satz für fossile Brennstoffe, allerdings ist der Brennwert von Biosprit auch entsprechend geringer. Auch reines Pflanzenöl, das zunächst steuerfrei bleiben sollte, wird ab 2008 in Stufen von acht Cent besteuert.

Deutschland ist gegenwärtig der weltweit größte Markt mit einer Erzeugerkapazität von 2,5 Millionen Tonnen Rapsöl im Jahr 2005, wovon etwa 1 Million Tonnen im technischen Bereich verwendet wurden, im Jahr 2006 bereits von 4,4 Millionen Tonnen[54] und 2007 rund 5 Millionen Tonnen.[55] In Deutschland wird Raps auf 1,3 Millionen Hektar angebaut. In Deutschland produzieren rund 40 Hersteller Biodiesel. Mehr als die Hälfte der Unternehmen ist in den neuen Bundesländern ansässig, rund ein Drittel in Norddeutschland.[56]

Als weitere Rohstoffquelle für pflanzliche Kraftstoffe wird verstärkt Biomasse in Form von BtL-Kraftstoff verarbeitet werden.

Zur Erinnerung an den 10. August 1893, an dem der von Rudolf Diesel in Augsburg entwickelte Dieselmotor zum ersten Mal aus eigener Kraft lief, ist der 10. August der International Biodiesel Day.

Kritik an der Förderung

Biodiesel, aber auch alle anderen aus Biomasse hergestellten Flüssigkraftstoffe haben den Nachteil, dass entweder (wie beim Pflanzenöl) nur kleine Teile der Pflanze verwendbar sind und/oder die „Verflüssigung“, also die Synthese eines benzinähnlichen Stoffes, sehr energieaufwändig ist. Eine wesentlich bessere Energiebilanz wird erzielt, wenn die Pflanzen in Biogas umgewandelt und sodann in Kraftwerken verstromt werden, idealerweise unter Nutzung der Abwärme für Heizzwecke (Kraft-Wärme-Kopplung). Kritiker halten deshalb jegliche Biodieselförderung jedenfalls solange für unsinnig, wie noch Kohle, Erdöl und Erdgas in Kraftwerken verfeuert werden – das heißt auf unabsehbare Zeit. Zunächst wären solche Anlagen durch Biomassekraftwerke zu ersetzen und für den Kraftfahrzeugverkehr insbesondere das freiwerdende Erdgas einzusetzen. CNG hat jedoch durch den Wechsel auf das Fremdzündungsprinzip einen höheren spezifischen Energieverbrauch als Dieselmotoren (Selbstzünder).

Besteuerung

Die Besteuerung für reine Biokraftstoffe wird gem. § 50 Abs. 1 Satz 5 EnergieStG nur für die Mengen Biokraftstoffe gewährt, welche die in § 37a Abs. 3 BImSchG genannten Mindestanteile überschreiten (so genannte „fiktive Quote“).[57] Die Besteuerung betrug im Januar 2008 14,88 Cent/l und soll bis 2012 auf 45,06 Cent/l steigen.

Diese Besteuerungsgrundlagen gelten bis zum voraussichtlichen Inkrafttreten des Gesetzes zur Änderung der Förderung von Biokraftstoffen im Februar 2009. Der Gesetzesentwurf beinhaltet etwa folgende Regelungen: 1. Absenkung der Biokraftstoffquote (fiktive Quote) in 2009 auf 5,25 % und auf 6,25 % von 2010 bis 2014. 2. Einführung von Treibhausgasminderungsquoten ab 2015 (der Treibhausgasanteil des Kraftstoffmarktes muss 3 % ab 2015; 4,5 % ab 2017 und 7 % ab 2020 reduziert werden). 3. Die Erfüllung der Biokraftstoffquote kann durch Beimischung (etwa Biodiesel in mineralischen Diesel), Inverkehrbringen (etwa von 100 % Biodiesel) und durch Biogas erfolgen. 4. Ausschluss von Biokraftstoffen von der Anrechnung an der Biokraftstoffquote und der Steuerbegünstigung, die ganz oder teilweise aus Palm- oder Sojaöl hergestellt werden, bis eine Verordnung zum Nachweis der Nachhaltigkeit dieser Öle in Kraft tritt. 5. Keine Quotenanrechnung und Steuerbegünstigungen für bereits im Ausland begünstigte Erzeugnisse. 6. Verringerung der nächsten Steuerstufe für Biodiesel um 3 €cent/L statt 6 €cent/L.

Die Biokraftstoffbranche befürchtet dadurch, angesichts niedriger Ölpreise und einer Verringerung des vorgeschriebenen Biotreibstoffanteils das Aus für die meisten deutschen Hersteller[58][59].

Umweltverträglichkeit

Vergleich von Biokraftstoffen in Deutschland
Biokraftstoff Jahresertrag
pro Hektar
Kraftstoff-
Äquivalent
Tankstellenpreise pro Liter
Pflanzenöl (Rapsöl) 1.480 Liter 1l = 0,96l Diesel 1,18 EUR (Mai 2008)1
Biodiesel (Rapsölmethylester) 1.550 Liter 1l = 0,91l Diesel 1,40 EUR (Juni 2008)2
Bioethanol 2.560 Liter 1l = 0,65l Benzin 1,21 EUR (E85, Mai 08)3
BtL-Kraftstoff (Biomass-to-Liquid) bis 4.030 Liter 1l = 0,97l Diesel k.A.
Biomethan ("Bioerdgas") 3.540 Kilogramm 1 kg = 1,40l Benzin 0,93 EUR (Juni 08)4
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): Biokraftstoffe Basisdaten Deutschland (PDF), Stand: 2008-01,
außer: 1C.A.R.M.E.N. e.V., 2UFOP, 3C.A.R.M.E.N. e.V., 4Eon Avacon (Biogastankstelle Jameln)

Vorteile

Generell ist die Gewinnung von Energie aus nachwachsenden Rohstoffen nachhaltig. Bei der Produktion von Biodiesel aus Rapssaat gibt es zudem keine Abfallprodukte, da alle Nebenprodukte dieser Reaktion weiterverwertet werden können: Der Rapsschrot, der bei Gewinnung von Rapsöl aus Rapssamen anfällt, wird als Futtermittel benutzt und das bei der Umesterung entstehende Glyzerin kann in der chemischen Industrie weiterverwertet werden (etwa Kosmetik). Das auf dem Feld verbleibende Rapsstroh trägt letztendlich zum Erhalt des Humuskörpers und damit zum Erhalt der Bodenfruchtbarkeit bei.

Biodiesel ist außerdem bei Leckagen deutlich weniger umweltbelastend als herkömmlicher Diesel. Letzterer gehört in die Wassergefährdungsklasse 2 (wassergefährdend), Biodiesel in die Wassergefährdungsklasse 1 (schwach wassergefährdend). Reines Pflanzenöl gilt als nicht wassergefährdend.[60]

Die CO2-Neutralität bei der Verbrennung von Biodiesel ist umstritten. Laut Umweltbundesamt führen bei der Herstellung die zusätzlichen Kohlendioxid- und Lachgas-Emissionen beim Anbau und bei der Verarbeitung, die selbst bei einer Einbeziehung der Weiterverwendung von Nebenprodukten entstehen, zu einer höheren CO2-Emission als die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben.[61] Demgegenüber stehen Argumente, wonach zwischen intensivem Anbau zur Erzeugung von Speiseöl aus Erucasäure- und Glucosinolat-armen, so genannten 00-Sorten und dem Anbau von Rapssorten zur Energiegewinnung differenziert werden müsse.[62] Je nach Studie kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Klimabilanz von Biodiesel 20 bis 80 % günstiger ist als die von Mineralöl-Diesel.

Die Problematik der Abhängigkeit von Importen ist bei Pflanzenölen unkritischer, da diese in weitaus mehr Ländern erzeugt werden können, als dies bei Erdöl der Fall ist, das geografisch ungünstig verteilt vorkommt und großteils aus politisch unruhigen Regionen stammt.

Die CO2-Bilanz ist immer günstiger als die konventionellen Dieseltreibstoffes, der auch erst nach Transport und Verarbeitung von Erdöl in Motoren eingesetzt werden kann.[63]

Nachteile

Das Umweltbundesamt lehnt in einem Bericht vom 1. September 2006[64] die Herstellung von Biodiesel ab und stellt fest:

„Potenzial Biodiesel: Wegen der beschränkten Ackerflächen kann mit in Deutschland angebautem Raps maximal etwa fünf Prozent des im Verkehrssektor benötigtem Dieselkraftstoff ersetzt und ein bis vier Prozent der Treibhausgasemissionen in diesem Bereich vermieden werden. Hierzu müsste aber bereits die Hälfte der gesamten deutschen Ackerfläche zum Biodiesel-Rapsanbau in vierjähriger Fruchtfolge genutzt werden, was eher unrealistisch ist. Das tatsächliche Potential liegt deshalb eher in der Größenordnung von 1 bis 2 % der Dieselmenge.“

Diese Aussage stellt eine sehr vorsichtige Berechnung dar, da nur jedes vierte Jahr die Ackerfläche in Anspruch genommen wird und der derzeit sehr hohe Kraftstoffverbrauch einfach hingenommen wird. Außerdem spricht nichts dagegen, die Rohstoffe in Ländern anzubauen, die geringere Bevölkerungsdichten haben. Der Transport trägt nachweislich kaum zur CO2-Bilanz bei. Zu beachten sind jedoch auch ökologische und geologische Folgen, wie sie sich beispielsweise auch aus einer einseitigen Bewirtschaftung und dauerhaften Monokulturen ergeben, weshalb eine vierjährige Fruchtfolge ökologisch durchaus vorteilhaft wäre. Zudem ist der Kraftstoffverbrauch ein externer Faktor, der jeweils aktuell bei den Berechnungen zugrunde gelegt wird. Andere Annahmen wären reine Spekulation, da man mittel- bislangfristige Einflüsse wie Wirtschaftswachstum, technische Entwicklung und Konsumverhalten der Bevölkerung einschätzen müsste.

Biodiesel produziert mehr ozonfördernde Abgase als aus Erdöl gewonnener Treibstoff. Kritiker bemängeln zudem, dass durch staatliche Subventionen und damit günstigeren Preisen für Spediteure der Schwerlastverkehr gefördert wird, was einer geringeren Umweltbelastung entgegenwirkt.

Noch nicht vollständig gelöst ist bislang die Nutzung des Glycerins, bei der Umesterung fallen prozessbedingt 100 kg Glycerin pro Tonne Biodiesel an. Bisher stehen zu wenige wirtschaftliche Verwertungswege für das Kuppelprodukt Glycerin offen. [65]

Flächen- und Fremdenergiebedarf

Bezogen auf den Weltbedarf an dieselähnlichen Kraftstoffen könnte Palmölmethylester sowohl von der Ölergiebigkeit der Pflanze als auch von der Größe des potentiellen Anbaugebiets der wichtigste Kraftstoff werden. Allerdings wird dies derzeit mit der großflächigen Abholzung von Urwäldern in Indonesien zwecks Anlage von Ölpalmen-Monokulturen erkauft.

Eine Studie von Forschern der Universität Minnesota[66] weist darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, durch Alternativ-Kraftstoffe den weltweit zunehmenden Spritbedarf in nennenswertem Umfang abdecken zu können. Allerdings beruht diese Studie auf der allgemeinen Annahme des Pro-Kopf-Verbrauchs der US-Bürger und der Verwendung amerikanischer Fahrzeuge.

Der erforderliche Flächenbedarf, um zum Beispiel die 1 kg Dieselkraftstoff entsprechende Energiemenge als Biodiesel zur Verfügung zu stellen, ergibt sich aus folgender Rechnung:

Pro Quadratmeter beträgt der Ertrag an Biodiesel etwa 0,115 l Dieseläquivalent.[67] Bei einer Dichte von 0,9 kg/l sind dies etwa 0,104 kg. Um 1 kg Dieseläquivalent bereitzustellen, wird also der Ertrag von 9,66 m² Anbaufläche benötigt.

Die Produktion der 1 kg Dieseläquivalent entsprechenden Menge an Biodiesel erfordert allerdings selbst erhebliche Energiemengen (Methanol, eventuell Düngemittel, Transport, Verarbeitungsprozess). Um auszuschließen, dass die für die Produktion nötige Energiemenge wiederum durch fossile Energieträger beschafft wird, wird die Anbaufläche entsprechend so weit vergrößert, dass auch die für die Produktion selbst benötigte Energiemenge auf der Anbaufläche mit erzeugt wird.

Für die Energiemengen Eges (Gesamtenergie), Eprod (Energiebedarf der Biodieselproduktion selbst) und Enetto (tatsächlich verfügbare Energiemenge an Biodiesel) gilt dann

E_{\mathrm ges} = E_{\mathrm prod} + E_{\mathrm netto} = E_{\mathrm netto}\cdot \frac{k}{k-1},

wobei das Verhältnis k vergleichbar ist zum Carnot-Wirkungsgrad einer Wärmepumpe.

Bei der Gewinnung, einschließlich der Weiterverarbeitung zu Biodiesel (Pflügen, Säen, Behandeln mit Pflanzenschutz, Düngen, Ernten, Verestern), muss eine Energiemenge von 25 MJ/kg aufgewendet werden. Demgegenüber hat Biodiesel einen Heizwert von 37 MJ/kg.

Das Verhältnis k (vgl. Erdöl: k etwa 10 ) beträgt demnach

k_{(PME)} = \frac {37\,\mathrm{MJ \over kg}}{25\,\mathrm{MJ \over kg}} = 1{,}48        im Gegensatz zu        k_{(Dieselkraftstoff)}= \frac{43\,\mathrm{MJ \over kg}}{5\,\mathrm{MJ \over kg}} = 8{,}21.

Allerdings wird bei dieser Darstellung nicht berücksichtigt, dass beim herkömmlichen Diesel zusätzlich chemisch gebundene Energie (Rohöl) zugeführt werden muss, die aus einem endlichen Reservoir entnommen wird. Beim Biodiesel wird im Gegenzug die Strahlungsenergie der Sonne vernachlässigt, die aber sowieso vorhanden und praktisch unerschöpflich ist.

Unter der Annahme k = 1,48 verdreifacht sich die benötigte Anbaufläche in etwa; es werden dann etwa 29,8 m² Anbaufläche für 1 kg bereitgestelltes Dieseläquivalent benötigt.

Ein Grund dafür, dass die Energieausbeute verhältnismäßig gering ist, liegt darin, dass nur die Ölfrüchte verwendet werden und der verbleibende Biomassenrest (Rapsstroh und Rapsschrot) nicht energetisch genutzt wird. Bei einer alternativen Form der Kraftstoffgewinnung aus Biomasse zu Sundiesel wird die gesamte Pflanze verwendet, wodurch sich der Energieertrag pro Fläche in etwa verdoppelt (siehe Abschnitt Alternativen).

Pro Jahr werden in Deutschland etwa 50 Mio. t Heizöl der Sorte EL (Abkürzung für extra leicht(flüssig)) und des chemisch verwandten Dieselkraftstoffs verbraucht (2005 waren es 53 Mio. t[68]). Diesel oder Heizöl EL hat einen Heizwert von 43 GJ/t, der um etwa 16 % höher als der von Biodiesel ist. Um den gesamten Jahresverbrauch Deutschlands durch Biodiesel zu ersetzen, wäre also eine Jahresproduktion von etwa 58 Mio. t Biodiesel bereit zu stellen. Hierzu würde 29,8 m²/kg•50.000.000.000 kg = 1.490.000 km² benötigt. In der Zahl von 29.8 m²/kg Dieseläquivalent ist die um 16 % geringere Energiedichte bereits berücksichtigt, daher wird in der Flächenberechnung der Jahresverbrauch an Heizöl eingesetzt.

Die Mengen an Ölpflanzen aus heimischer Landwirtschaft sind für die Eigenversorgung zu gering, weshalb Importe notwendig würden um größere Mengen Treibstoff zu ersetzen. So wird beispielsweise für eine Fahrt von Stuttgart nach Hamburg (668 km mit einem Verbrauch von 47,4 Liter Biodiesel) der Rapsertrag aus 445,5 m² Anbaufläche benötigt.

2006 wurden etwa 50 % der Fläche der Bundesrepublik Deutschland für die landwirtschaftliche Produktion genutzt[69], also entspricht es fast dem Zehnfachen der landwirtschaftlichen Nutzfläche von Deutschland. Unter Berücksichtigung der Fruchtfolge des selbstunverträglichen Raps, der einen Anbau auf der gleichen Fläche nur alle drei – besser vier – Jahre erlaubt, müsste bereits die 15- bis 20-fache Fläche der Bundesrepublik in den Anbau einbezogen werden.

Heizöl: Dies ist bereits fast das Fünffache der Gesamtfläche Deutschlands von 357.050 km².[70]

Laut Messungen der Uni-Stuttgart sind allerdings 60 bis 70 % des deutschen Heizölverbrauches durch thermische Kollektoren auf den Dächern einsparbar. Somit sollte nur der mobile Dieselverbrauch mit Biodieseläquivalenten berechnet werden.

Schon 2006 überschritt der Bedarf an Pflanzenölen (als Biodiesel und Pflanzenölkraftstoff) mit 3,4 Mio t die mögliche inländische Anbaukapazität von Raps von 1,5 Mio t, sodass der Rest importiert werden musste [71].

Andere Quellen

Andere Pflanzen die zur Ölproduktion geeignet sind, mit geschätzten Ölmengen (in Litern pro Hektar):

  • Algen: 2.763 oder mehr
  • Raps: 157[72]
  • Sonnenblumen: 126[72]

Abholzung und Zerstörung von Naturlandschaften

In vielen Teilen der Welt werden derzeit im großflächigen Stil Naturlandschaften für den Anbau von Ölsaaten kultiviert (etwa Ölplantagen in Indonesien; Rapsfelder in Russland, China, oder Kanada). Dies kann zu weitreichenden, negativen ökologischen Folgen, insbesondere bei Monokulturen, führen, die es in der Gesamtbewertung der Umweltverträglichkeit von Biodiesel zu berücksichtigen gilt.

Darüber hinaus kann der Anbau von Ölsaaten auf bestehenden Ackerflächen oder die Verwendung von essbaren Pflanzenölen zur Herstellung von Biodiesel zu einer Verknappung oder Verteuerung von Lebensmitteln führen. Dies könnte vor allem für Menschen in Entwicklungsländern fatale Auswirkungen haben. Andererseits kann die Produktion bestimmter Ölpflanzen im Mischfruchtanbau oder im Rahmen der Fruchtfolge die Auslaugung der Böden verhindern und den Ertrag an Lebensmitteln auf Dauer steigern und der Einsatz von Herbiziden kann so verringert werden. Entsprechende Versuche wurden bereits in der Praxis durchgeführt und sind positiv verlaufen.[73]

Dennoch kann Biodiesel für viele Entwicklungsländer eine Chance zur Bekämpfung der Armut sein. In Indonesien zum Beispiel werden durch den Anbau von etwa Ölpalmen und Jatropha für viele Menschen in ländlichen Gebieten überhaupt zum ersten Mal Arbeitsplätze geschaffen. Damit einhergehend verbessert sich die Infrastruktur wie bei Stromversorgung, Schulausbildung, Gesundheitsversorgung usw. in diesen Landesteilen. In Papua werden eine Million Hektar Urwald teilweise illegal gerodet, um Platz für Palmöl-Plantagen zu schaffen. Dabei wird vielfach Brandrodung eingesetzt.[74]

Dennoch gilt es an erster Stelle, den illegalen Holzeinschlag von Regenwald zu unterbinden und an deren Stelle die Kultivierung von bereits gerodetem und derzeit brachliegenden Land zu fördern. In Indonesien alleine liegen mehrere Millionen Hektar bereits gerodeter Landflächen brach. Durch Kultivierung und nachhaltige Bewirtschaftung dieser bereits zerstörten „Steppen-Landschaften“ könnte Biodiesel für viele arme Menschen eine Einkommensquelle schaffen.

Umweltverbände wie Rettet den Regenwald e. V. weisen sowohl auf den Zusammenhang von EU-Importen und Regenwaldzerstörung als auch auf die hohen Emissionswerte bestimmter Anbaumethoden oder -produkte wie Palmöl hin. Sie beziehen sich auf Untersuchungen von Wetlands International, Delft Hydraulics und Alterra, die nachweisen, „dass die Palmöl-Nutzung von südostasiatischen Torfböden zehnmal mehr Kohlendioxid-Emissionen bedeutet als der Einsatz einer vergleichbaren Menge von Mineralöl.“ In der Kritik steht hierbei die EU Biotreibstoff-Direktive. Letztendlich würde ein Vielfaches mehr CO2 freigesetzt werden, als später durch die Pflanzen wieder gebunden werden kann.[75] Darüber hinaus werden für die Plantagen große Urwaldflächen gerodet, so dass die klimawirksame Funktion der Flächen als CO2-Senke deutlich verringert wird.

Bedingt durch die klimatischen Vorteile wird Biodiesel aus diesen Gebieten wesentlich günstiger angeboten, so dass die Beimischungspflicht fast ausschließlich durch Palmöl basierte Sorten erfüllt wird. In der Folge gaben viele deutsche Biodieselproduzenten auf, deren Produktion unter Berücksichtigung der Fruchtfolge umweltfreundlicher aber teurer ist.

In der Europäischen Union jedoch wird Palmöl kaum für die Herstellung von Biodiesel verwendet. Der größte Teil wird in der Nahrungsmittelindustrie genutzt. Die auf abgeholzten Flächen entstehenden Palmölplantagen bedienen daher vorrangig die weltweit wachsende Nachfrage des Nahrungsmittelsektors.

Auswirkungen auf die Nahrungsmittelproduktion

Die Nutzung von Ackerfläche zur Erzeugung nachwachsender Rohstoffe verringert die Anbaufläche für Nahrungsmittel. Die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln beim Rapsanbau wird als problematisch für die Umwelt gesehen. Forschungen zur Genveränderung von Raps, um Resistenzen gegen den Rapsglanzkäfer und Kohlhernie zu erreichen, sind ebenfalls umstritten. Des Weiteren stellen großflächige Monokulturen eine Bedrohung für Tierarten, insbesondere bodenbrütende Vögel dar. Durch die intensive Nutzung von Stickstoffdüngern kommt es zu einer Überdüngung der Gewässer und einer Versauerung des Bodens. Zudem wird Distickstoffoxid (Lachgas) freigesetzt – ein 310-fach stärkeres Treibhausgas als CO2.

Die Verteuerung von Nahrungsmitteln ist ein zentrales Problem der Biodieselgewinnung, zum Teil als Agflation bezeichnet.[76] In vielen Entwicklungsländern wie Mexiko, Kolumbien, Afghanistan und Indien verteuern sich einfache Lebensmittel wie Mais oder Soja, da Anbauflächen und andere Ressourcen für die Gewinnung von Biodiesel benutzt werden. Eine Verschärfung des Hungers und der Unterernährung ist die Folge.[77][78] [79]

Allerdings ist dieser Effekt keine Besonderheit der Biodieselproduktion: Sämtliche Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen, die nicht nur Abfälle verwertet (etwa Bioethanol aus Zuckerpflanzen, Biogasanlagen auf Mais-Basis, Holzhackschnitzel aus Pappel- oder Weidenplantagen usw.), konkurrieren weltweit mit Nahrungsmittelproduktion. Denn oftmals bieten die Produktion und Vermarktung von Energiepflanzen für die Erzeuger bessere Einkommensmöglichkeiten. Jedoch wird das Ausmaß dieses Effektes durch die staatliche Subventionierung beim Biodiesel weltweit spürbar. Regierungen propagieren den Einsatz von Biodiesel als umweltschonend und nachhaltig, dabei geht es auch um die Unabhängigkeit von Erdöl produzierenden Ländern und um langfristige Marktstrategien großer Mineralöl- und Energiekonzerne, die den Energiemarkt dominieren.

Kritiker wie der internationale Kleinbauernverband Via Campesina meiden den Begriff „Bio“-Sprit oder „Bio“-Energie und werten ihn als Euphemismus. Sie bevorzugt daher „Agro-Sprit“ oder „Agro-Gas“.[80]

Emissionen

Beim Einsatz von Diesel in Motoren sind insbesondere die Partikel- und NOx-Emissionen bedeutend. Diese Emissionen werden durch „Bio-Diesel“ nicht wesentlich gemindert. Zwar werden durch RME im Vergleich zu Mineralöldiesel die Emissionen an Partikeln verringert, doch der Gehalt an schädlichen Bestandteilen bleibt vergleichbar mit Mineralöl-Diesel. Auch die Emission von Stickstoffoxiden (NOx) ist bei RME eher höher.[81]

Eine Studie schwedischer Wissenschaftler (2002) bescheinigt reinen Rapsölkraftstoffen (auch RME) nicht gerade gute Umwelteigenschaften. Demnach werden bei der Verbrennung von Rapsöl bis zu zehn Mal mehr Krebs erregende Schadstoffe freigesetzt als bei herkömmlichem Diesel. Dabei handelt es sich um verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen: Ringförmige Benzolmoleküle, Äthylkohlenwasserstoff sowie Diolefine.[81]

Ein Forschungsvorhaben (2003) der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft zeigte jedoch, dass die schwedischen Untersuchungen für die dieselmotorische Verbrennung von RME völlig irrelevant sind.[82]

Alternativen zu Biodiesel

Eine Alternative zu Biodiesel ist der Kraftstoff Pflanzenöl („Pöl“), bei dem der hohe Aufwand für die Veresterung entfällt. Je nach Motortyp kann für die vom Dieselkraftstoff abweichenden physikalischen Eigenschaften ein Umbau des Dieselmotors erforderlich werden.

Die Erzeugung von dieselähnlichen Kraftstoffen BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquids) aus anderen organischen Stoffen wie Holz oder organischen Abfallprodukten (in Deutschland unter dem Namen SunDiesel) ist noch in der Entwicklungsphase. Erste Versuche laufen seit April 2003 mit diesem synthetischen Biokraftstoff in Sachsen (Choren Industries GmbH) mit Unterstützung des Deutschen Bundesministeriums für Wirtschaft in Kooperation mit der Daimler AG und der Volkswagen AG. Bisher wird mit einer Anlage von 200.000 Jahrestonnen im Jahr 2010 gerechnet.

Bis zur Marktreife wird eine Übergangslösung mit Synfuel arbeiten, das aus fossilen Ressourcen hergestellt wird (GTL, CTL), daher erscheint Biodiesel derzeit als die einzige Möglichkeit, in größerem Umfang Fahrzeuge mit Dieselmotor CO2-neutraler zu betreiben. BtL-Kraftstoffe sind laut Biokraftstoffbericht 2007 des Bundesministerium für Finanzen noch lange nicht marktreif, zudem stehen entsprechende Aussagen zu Energie- und Ökobilanzen noch aus. In Deutschland existiert nur eine Pilotanlage, welche in naher Zukunft 15.000 Tonnen BtL produzieren soll. Aufgrund des noch zu hohen Energieaufwands in der Herstellung, bescheinigt die Deutsche Energie Agentur erst mittelfristig eine Konkurrenzfähigkeit der BtL-Kraftstoffe gegenüber den Kraftstoffen der ersten Generation.

Eine weitere Alternative zu den traditionellen Biotreibstoffen bietet die Fairtrade-Organisation Gebana: Biodiesel aus biologischem Anbau und Fair Trade. Das verwendete Öl ist ein Nebenprodukt der Weiterverarbeitung von Sojabohnen zweiter Qualität. Der Treibstoff soll die treibhausrelevanten Emissionen gegenüber fossilem Diesel um 70 % reduzieren und eine positive Gesamtökobilanz haben.[83][84]

Weiterhin besteht besonders in den Ländern des Südens die Möglichkeit, das Öl der Jatropha-Pflanze zu verwenden. Es wird bereits in verschiedenen afrikanischen Ländern (unter anderem Tansania) zur Ergänzung von Solaranlagen eingesetzt.[85][86] Der Vorteil gegenüber Rapsöl besteht darin, dass die Pflanze mit kargen Böden auskommt. Derartige Projekte werden in Kamerun von der FairTradeFuel AG begleitet.[87]

Literatur

  • Sven Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2. Aufl., Jan. 2005, ISBN 3-937863-05-2.
  • Sven Geitmann: Alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2008, ISBN 978-3-937863-12-2.

Einzelnachweise

  1. a b c d e Eintrag zu Fettsäuren, C16-18- und C18-ungesättigt, Methylester in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 15. April 2008 (JavaScript erforderlich).
  2. Viskosität von Biodiesel bei hydrogeit.de
  3. Technologiefolgeabschätzung Theorie und Praxis
  4. Biokraftstoffe; Basisdaten Deutschland; Stand: Januar 2008.
  5. Cetanzahl bei Oelmühle.de
  6. a b Sicherheitsdatenblatt zu Rapsölmethylester.
  7. nicht spezifiziert nach EN 14214.
  8. Richtlinie 2003/30/EG zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuerbaren Kraftstoffen im Verkehrssektor.
  9. Chem. Abstr. 7:1605 (1913).
  10. 70 Jahre Biodiesel
  11. Historical Perspectives on Vegetable Oil-Based Diesel Fuels, G. Knothe, INFORM, Vol. 12(11), S. 1103–1107 (2001).
  12. Homepage von Tecbio.
  13. SAE Technical Paper series no. 831356. SAE International Off Highway Meeting, Milwaukee, Wisconsin, USA, 1983.
  14. Verordnung über Biodiesel in Minnesota.
  15. Schmierfähigkeitverbessernug durch Biodiesel in Kraftfahrtechnisches Taschenbuch von Horst Bauer, Robert Bosch GmbH, S. 323, (als Google-Buch).
  16. Spezifikation von Biodiesel nach ASTM D 6751.
  17. Projekt „Local & Innovative Biodiesel“ – Forschungsprojekt im Rahmen eines Programmes der Europäischen Kommission, veröffentlicht unter www.biodiesel.at.
  18. Biodiesel Norm EN 14214.
  19. Biodegradability, BOD5, COD and Toxicity of Biodiesel Fuels, von C. L. Peterson und Gregory Möller, University of Idaho.
  20. Entfernung von Rohöl von Stränden mit Hilfe von Biodiesel.
  21. Bericht des Instituts für Allgemeine Mikrobiologie der Universität Oldenburg über Wachstum von natürlich vorkommenden Mikroorganismen in Biodiesel bei der Lagerung.
  22. Markus Quirin, Sven Gärtner, Martin Pehnt, Guido Reinhardt (ifeu-Institut): CO2-Mitigation through Biofuel in the Transport Sector. Status and Perspectives. Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH, Heidelberg August 2003. S. 23 (Volltext).
  23. Beispiel von Biodiesel Batch-Equipment.
  24. Bericht über die Biodieselanlage der Ölmühle AG.
  25. Kunchana Bunkyakiat, Et Al: Continuous Production of Biodiesel via Transesterification from Vegetable Oils in Supercritical Methanol. In: Energy and Fuels. 20American Chemical Society, 2006, S. 812–817. doi:10.1021/ef050329b
  26. Production of biodiesel by a two-step supercritical reaction process with adsorption refining; C.R. Vera, S.A. D'Ippolito, C.L. Pieck, J.M.Parera, 2nd Mercosur Congress on Chemical Engineering, 4th Mercosur Congress on Process Systems Engineering, Rio de Janeiro.
  27. Kusdiana, Dadan; Saka, Shiro. Biodiesel fuel for diesel fuel substitute prepared by a catalyst free supercritical methanol (PDF). Abgerufen am 20. Dezember 2007.
  28. New HDPE Resins With Improved Resistance to Bio-Diesel Fuels.
  29. Freigabedatenbank und Kontaktinformationen der Fahrzeughersteller – Biodiesel.de.
  30. Empfehlungen zum Einsatz von Biodiesel.
  31. Rapsölkraftstoff und Biodiesel auf dem Prüfstand, R. Richter, Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, Februar 2008.
  32. Bericht des ADAC über die Kompatibilitätsprobleme von Biodiesel und Rußpartikelfiltern.
  33. Neuer Sensor für optimales Motormanagement – Zukunft von Biodiesel als Kraftstoff, Bericht im Innovationsreport.
  34. Vorstellung eines Land Rover mit Common-Rail-Technologie für Biodiesel.
  35. Agritechnica Silbermedaille für Rapsölmotor von Deutz.
  36. Effects of Biodiesel on NOxEmissions, Bob McCormick, National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado.
  37. Untersuchungen der TFZ Bayern zu Mutagenität.
  38. Bericht des ADAC über erhöhten Kraftstoffverbrauch mit Biodiesel.
  39. Korrosion durch biogene Kraftstoffe – Manuel Scholz, M. Gugau, C. Berger, Stuttgarter Automobiltag 2007. Darmstadt: IfW, 2007, Beitrag für Tagungsband, 8 S. (2007).
  40. Korrosion durch Biokraftstoffe – Schutz durch Beschichtungen auch bei zyklischer Beanspruchung. – Corrosion by biofuels – protection by coatings also under cyclic loadings – Heinz Kaufmann, C. Morgenstern, M. Gugau, M. Scholz, T. Jung, in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 37 (2006), 12, S. 983–993. ISSN 0933-5137, 1521-4052.
  41. First UK biodiesel train launched. BBC. Abgerufen am 17. November 2007.
  42. Biodiesel will drive Eastern Wa. train during summerlong test. Seattle Times. Abgerufen am 21. Juli 2008.
  43. Homepage des Projektes
  44. Empfehlung des BUA zur Verwendung von Biodiesel in Sportbooten.
  45. Soviet-era training jet flies on biodiesel.
  46. Bio-fuel flight demonstration.
  47. Virgin Atlantic to Run Bio-diesel Test Flight.
  48. Biofuel-powered jet to make test flight.
  49. Biofuels barometer 2007 – EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 179, S. 63–75, 5/2007.
  50. Biofuels barometer 2008 – EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 185, S. 49–66, 6/2008.
  51. Bio-fuel Chains – An Overview on the Structure and the Value Chain Organization, Kirsti Dautzenberg and Jon Hanf, Leibniz Institute of Agricultural Development in Central and Eastern Europe.
  52. Absatzzahlen von Biodiesel nach UFOP.
  53. Eine EU-Strategie für Biokraftstoffe, Die Europäische Union (EU) setzt sieben Schwerpunkte zur Förderung der Erzeugung und Verwendung von Biokraftstoffen durch die Mitgliedstaaten und die Entwicklungsländer, 18.03.2006.
  54. Quelle für 2006: Verband Deutscher Biodieselhersteller e.V.; Angabe einem Schreiben des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg vom 16. August 2007, Nr. 4-4585/347, entnommen.
  55. Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie, abgerufen am 5. August 2008.
  56. Quelle für Herstellerzahl und regionale Verteilung: Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien, 2007; Angabe einem Schreiben des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg vom 16. August 2007, Nr. 4-4585/347, entnommen.
  57. Bundesministerium der Finanzen an Bildungszentrum der Bundesfinanzverwaltung 23. Januar 2007.
  58. [1] NGZ-Interview mit Bio Ester-Chef Biodiesel in der Krise, NGZ 02.03.2009
  59. [2] Bundestag will Erdölquote an der Zapfsäule erhöhen / BEE und VDB warnen vor Aus für Biokraftstoffbranche Entgegen aller Bestrebungen zu mehr Klimaschutz und zur Verringerung der Abhängigkeit von knapper werdendem Erdöl will der Bundestag morgen eine Absenkung der Biokraftstoffquote beschließen. Pressemitteilung des VDB vom 26.3.2009
  60. Wassergefährdende Stoffe – Deutsches Umweltbundesamt.
  61. Umwelt und Verkehr – Kraft- und Betriebsstoffe – Deutsches Umweltbundesamt.
  62. Argumentation Pflanzenöl – Eurosolar.org.
  63. Vorteile von Pflanzenöl – Bundesverband Pflanzenöle.
  64. Stellungnahme des Umweltbundesamtes zu Biodiesel.
  65. [3]
  66. Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels, Jason Hill et. al. University of Minnesota.
  67. Biodiesel keine saubere AlternativeGreenpeace Artikel.
  68. Mineralölwirtschaftsverband e.V.
  69. Statistik des Bundes.
  70. Statistisches Bundesamt Deutschland Bodenflächen nach Art der tatsächlichen Nutzung in Deutschland.
  71. Antwort der Bundesregierung am 17.11.08 zur Frage 23 von Helmut Lamp MdB
  72. a b Biofuels: some numbers.
  73. IG Mischfruchtanbau.
  74. Die Biosprit-Falle – Indonesiens Wald in Gefahr, Auslandsreporter, SWF3, 28.11.2007 22:30 Uhr.
  75. Klimakiller Palmöl – Das schmutzige Geschäft mit BlockheizkraftwerkenTagesschau-Bericht vom 12.03.2007.
  76. Macrooeconomics of Agflation.
  77. Volle Tanks, leere Teller, Bericht bei SPIEGEL.de
  78. Nachfrageboom: Biodiesel macht Margarine teurer, Bericht auf SPIEGEL.de.
  79. Biotreibstoffe – eine rundum schädliche Mogelpackung?
  80. LA via Campesina: It's cars versus humans.
  81. a b Bio-Diesel setzt deutlich mehr Krebs erregende Stoffe freiDie Welt
  82. Landbauforschung Völkenrode, SH 252: „Systematische Untersuchungen der Emissionen aus der motorischen Verbrennung von RME, MK1 und DK“.
  83. Migros Sustainability Report 2007
  84. Informationen der Gebana
  85. Sonnenenenergie für Afrika – auf sonnenseite.com
  86. sonne-ueber-mbinga.de
  87. FairTradeFuel AG

Weblinks


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