Biodiesel

Pflanzenöle
Typen
Pflanzliche Fette	( aufführen )
Ätherisches Öl	( aufführen )
Mazeriert	( aufführen)
Verwendet
Trocknendes Öl - Ölfarbe
Speiseöl
Treibstoff - Biodiesel
Aromatherapie
Komponenten
Gesättigte Fettsäuren
Einfach ungesättigte Fettsäuren
Mehrfach ungesättigtes Fett
Transfett

Biodiesel bezieht sich auf einen dieseläquivalenten, verarbeiteten Kraftstoff aus biologischen Quellen. Obwohl es aus biologischen Quellen stammt, ist es ein verarbeitetes Treibstoff die problemlos in Fahrzeugen mit Dieselmotor verwendet werden können, was Biodiesel von den reinen Pflanzenölen (SVO) oder Altpflanzenölen (WVO) unterscheidet, die in einigen modifizierten Dieselfahrzeugen als Kraftstoffe verwendet werden.

Im Kontext dieses Artikels bezieht sich Biodiesel auf Alkylester, die aus der Umesterung von Pflanzenölen und/oder tierischen Fetten hergestellt werden. Biodiesel ist biologisch abbaubar und ungiftig und hat deutlich weniger Emissionen als Biodiesel Petroleum -basierter Diesel bei der Verbrennung. Es wird viel darüber diskutiert, inwieweit Biodiesel in konventionellen Dieselmotoren ohne Modifikation sicher verwendet werden kann. Die Verwendung von Biodiesel in nicht modifizierten Motoren kann zu Problemen führen, insbesondere zu verstopften Einspritzdüsen, was wiederum zu schweren Motorschäden führen kann. Die Mehrheit der Fahrzeughersteller sagt, dass die Verwendung von 100 % Biodiesel ihre Motoren beschädigen kann. In Großbritannien zum Beispiel behalten die meisten Hersteller ihre Motorgarantien nur für die Verwendung mit maximal 5 % Biodiesel bei – gemischt mit 95 % herkömmlichem Diesel – obwohl diese Position allgemein als übermäßig vorsichtig angesehen wird. Eine Ausnahme bilden Peugeot und Citroen, die beide kürzlich angekündigt haben, dass ihr HDI-Dieselmotor mit 30 % Biodiesel betrieben werden kann. Scania ist eine weitere Ausnahme, da die meisten ihrer Motoren mit 100 % Biodiesel betrieben werden können.

Biodiesel kann auch als Heizbrennstoff in Haushalts- und Gewerbekesseln verwendet werden. Ein technisches Forschungspapier Nr. 7, das im Vereinigten Königreich vom Institut für Sanitär und Heizung mit dem Titel „Biodieselheizung, nachhaltige Heizung für die Zukunft“ von Andrew J. Robertson veröffentlicht wurde, beschreibt ein Laborforschungs- und Feldversuchsprojekt unter Verwendung von reinem Biodiesel und Biodieselmischungen als Heizung Brennstoff in Ölkesseln. Während der Biodiesel Expo 2006 in Großbritannien präsentierte Andrew J. Robertson seine Biodiesel-Heizöl-Forschung aus seinem Fachbeitrag und schlug vor, dass B20-Biodiesel den CO-Ausstoß britischer Haushalte reduzieren könnte _zwei -Emissionen um 1,5 Millionen Tonnen pro Jahr und würde nur rund 330.000 Hektar Ackerland für den benötigten Biodiesel für den britischen Heizölsektor benötigen. Das Papier schlägt auch vor, dass bestehende Ölkessel einfach und kostengünstig auf Biodiesel umgerüstet werden können, wenn B20-Biodiesel verwendet wird.

Biodiesel kann mit dem heutigen verteilt werden Infrastruktur , und seine Verwendung und Produktion nehmen rapide zu. Tankstellen beginnen, den Verbrauchern Biodiesel zur Verfügung zu stellen, und eine wachsende Zahl von Transportflotten verwendet ihn als Zusatzstoff in ihrem Kraftstoff. Biodiesel ist im Allgemeinen teurer in der Anschaffung als Mineralöldiesel, aber dieser Unterschied kann sich aufgrund von Skaleneffekten, steigenden Erdölpreisen und staatlichen Steuersubventionen verringern.

Beschreibung

Biodiesel ist eine hell- bis dunkelgelbe Flüssigkeit. Es ist mit Wasser praktisch nicht mischbar, hat einen hohen Siedepunkt und einen niedrigen Dampfdruck. Typischer Methylester-Biodiesel hat einen Flammpunkt von ~ 150 °C (300 °F), was ihn eher nicht brennbar macht. Biodiesel hat eine Dichte von ~ 0,86 g/cm³, weniger als die von Wasser. Mit Ausgangsmaterial nicht verunreinigter Biodiesel kann als ungiftig angesehen werden.

Biodiesel hat eine ähnliche Viskosität wie Petrodiesel, die Fachbezeichnung für hergestellten Diesel Petroleum . Es kann als Additiv in Dieselformulierungen verwendet werden, um die Schmierfähigkeit von reinem Ultra-Low Sulphur Diesel (ULSD)-Kraftstoff zu erhöhen, obwohl darauf geachtet werden muss, dass der verwendete Biodiesel den Schwefelgehalt der Mischung nicht über 15 ppm erhöht . Ein Großteil der Welt verwendet ein System, das als „B“-Faktor bekannt ist, um die Menge an Biodiesel in einer Kraftstoffmischung anzugeben, im Gegensatz zu dem „BA“- oder „E“-System, das für Ethanolmischungen verwendet wird. Beispielsweise wird Kraftstoff mit 20 % Biodiesel mit B20 gekennzeichnet. Reiner Biodiesel wird als B100 bezeichnet.

Technische Standards

Die gemeinsame internationale Norm für Biodiesel ist die EN 14214.

Es gibt zusätzliche nationale Vorgaben. ASTM D 6751 ist die in den Vereinigten Staaten am häufigsten referenzierte Norm. In Deutschland sind die Anforderungen an Biodiesel in der Norm DIN EN 14214 festgelegt. Es gibt Normen für drei verschiedene Biodieselsorten, die aus unterschiedlichen Ölen hergestellt werden:

• RME (Rapsmethylester, nach DIN E 51606)
• PME (Pflanzenmethylester, rein pflanzliche Produkte, nach DIN E 51606)
• FME (Fettmethylester, pflanzliche und tierische Erzeugnisse, nach DIN V 51606)

Die Standards stellen sicher, dass die folgenden wichtigen Faktoren im Kraftstoffherstellungsprozess erfüllt werden:

• Vollständige Reaktion.
• Entfernung von Glycerin.
• Entfernung des Katalysators.
• Entfernung von Alkohol .
• Fehlen freier Fettsäuren.
• Niedrig Schwefel Inhalt.

Grundlegende Industrietests, um festzustellen, ob die Produkte den Standards entsprechen, umfassen typischerweise die Gaschromatographie, einen Test, der nur die wichtigeren der oben genannten Variablen überprüft. Vollständigere Tests sind teurer. Kraftstoff, der die Qualitätsnormen erfüllt, ist sehr ungiftig, mit einer Toxizitätsbewertung (LD50) von mehr als 50 ml/kg.

Probe Biodiesel

Anwendungen

Biodiesel kann in reiner Form (B100) verwendet oder in den meisten modernen Dieselmotoren in beliebiger Konzentration mit Mineralöldiesel gemischt werden. Biodiesel wird Naturkautschukdichtungen und -schläuche in Fahrzeugen beschädigen (hauptsächlich in Fahrzeugen, die vor 1992 hergestellt wurden), obwohl diese dazu neigen, sich natürlich abzunutzen und höchstwahrscheinlich bereits durch Viton ersetzt wurden, das nicht mit Biodiesel reagiert. Der höhere Schmierfähigkeitsindex von Biodiesel im Vergleich zu Petrodiesel ist ein Vorteil und kann zu einer längeren Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzdüsen beitragen. Biodiesel ist ein besseres Lösungsmittel als Petroldiesel und ist dafür bekannt, dass es Ablagerungen von Rückständen in den Kraftstoffleitungen von Fahrzeugen abbaut, die zuvor mit Petroldiesel betrieben wurden. Kraftstofffilter können bei einem schnellen Wechsel zu reinem Biodiesel durch Partikel verstopft werden, da Biodiesel dabei den Motor „reinigt“. Es wird daher empfohlen, den Kraftstofffilter innerhalb von 600-800 Meilen nach dem ersten Wechsel zu einer Biodieselmischung zu wechseln.

Verwenden

In warmen Klimazonen kann reiner, unverschnittener Biodiesel direkt in den Tank jedes Dieselfahrzeugs gefüllt werden. Einige ältere Dieselmotoren haben noch Naturkautschukteile, die durch Biodiesel angegriffen werden, aber in der Praxis hätten diese Gummiteile schon vor langer Zeit ersetzt werden müssen. Es wurde festgestellt, dass Biodiesel mit vorzeitigen Ausfällen der Einspritzpumpe in Verbindung gebracht wird. Während viele Fahrzeuge Biodiesel seit vielen Jahren ohne negative Auswirkungen verwenden, kann die unheimliche Korrelation zwischen mehreren Fällen von Pumpenausfällen und Biodiesel nicht von der Hand gewiesen werden. Reiner Biodiesel, der „zu Hause“ hergestellt wird, wird jedoch von Tausenden von Fahrern verwendet, die noch keine Ausfälle erlebt haben. Tatsache bleibt, dass Biodiesel ein sehr neues Thema ist und einige Risiken birgt, bis es vollständig erforscht ist. Öffentlich verkaufter Biodiesel unterliegt den hohen ASTM-Standards.

Gelieren

Die Temperatur, bei der reiner (B100) Biodiesel zu gelieren beginnt, schwankt erheblich und hängt von der Mischung der Ester und damit dem Ausgangsöl ab, das zur Herstellung des Biodiesels verwendet wird. Beispielsweise beginnt Biodiesel, der aus erucasäurearmen Sorten von Rapssamen (RME) hergestellt wird, bei etwa -10 °C zu gelieren. Aus Talg hergestellter Biodiesel neigt bei ca. +16 °C zum Gelieren. Ab 2006 gibt es eine sehr begrenzte Anzahl von Produkten, die den Gelpunkt von reinem Biodiesel deutlich senken. Ein solches Produkt, Wintron XC30, senkt nachweislich den Gelpunkt reiner Biodieselkraftstoffe. Wintron XC30 ist eine Mischung aus Styrolcopolymerestern in a Toluol Base. Es verringert die Neigung der Viskosität von Biodiesel, beim Abkühlen anzusteigen. Dies ist ein Schlüsselschritt bei der Kristallisation bei kalter Temperatur. Auf diese Weise senkt es sowohl die Temperatur, bei der die gebildeten Kristalle groß genug werden, um die Poren eines Kraftstofffilters zu verstopfen (Cold Filter Plugging Point oder CFPP), als auch die niedrigste Temperatur, bei der der Kraftstoff noch fließt (Fließpunkt). Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass ein Winterbetrieb mit Biodiesel möglich ist, der mit anderen Kraftstoffölen, einschließlich Nr. 2 niedrig, gemischt ist Schwefel Dieselkraftstoff und Nr. 1 Diesel / Kerosin. Die genaue Mischung hängt von der Betriebsumgebung ab: Erfolgreiche Operationen wurden mit einer Mischung aus 65 % LS Nr. 2, 30 % K Nr. 1 und 5 % Bio durchgeführt. In anderen Gebieten wurde eine 70 % schwefelarme Mischung Nr. 2, 20 % Kerosin Nr. 1 und 10 % Bio-Mischung oder eine Mischung aus 80 % K Nr. 1 und 20 % Biodiesel betrieben. Laut National Biodiesel Board (NBB) muss B20 (20 % Biodiesel, 80 % Petrodiesel) nicht zusätzlich zu dem, was bereits mit Petrodiesel eingenommen wird, behandelt werden.

Verschmutzung durch Wasser

Biodiesel ist zwar hydrophob, kann aber geringe, aber problematische Wassermengen enthalten. Ein Teil des vorhandenen Wassers ist Restwasser aus der Verarbeitung und ein Teil stammt aus der Kondensation des Lagertanks.

Das Vorhandensein von Wasser ist ein Problem, weil:

• Wasser reduziert die Verbrennungswärme des Massenbrennstoffs. Das bedeutet mehr Rauch, härteres Starten, weniger Leistung.
• Wasser verursacht Korrosion wichtiger Komponenten des Kraftstoffsystems: Kraftstoffpumpen, Einspritzpumpen, Kraftstoffleitungen usw.
• Wasser gefriert zu Eiskristallen nahe 0 °C (32 °F). Diese Kristalle stellen Keimbildungsstellen bereit und beschleunigen das Gelieren des Restbrennstoffs.
• Wasser beschleunigt das Wachstum von Mikrobenkolonien, die ein Kraftstoffsystem verstopfen können. Biodiesel-Anwender mit beheizten Kraftstofftanks stehen daher ganzjährig vor einem Mikrobenproblem.

Bisher war es schwierig, die Wasserbelastung von Biodiesel durch Probennahme zu messen, da sich Wasser und Öl abscheiden. Mittlerweile ist es jedoch möglich, den Wassergehalt mit Wasser-in-Öl-Sensoren zu messen.

Verfügbarkeit

Produktion

Chemisch gesehen besteht umgeesterter Biodiesel aus einer Mischung langkettiger Monoalkylester Fettsäuren . Die gebräuchlichste Form verwendet Methanol zur Herstellung von Methylestern, da es jedoch der billigste verfügbare Alkohol ist Äthanol kann zur Herstellung eines Ethylester-Biodiesels verwendet werden, und es wurden auch höhere Alkohole wie Isopropanol und Butanol verwendet. Die Verwendung von Alkoholen mit höheren Molekulargewichten verbessert die Kaltfließeigenschaften des resultierenden Esters auf Kosten einer weniger effizienten Umesterungsreaktion. Ein Nebenprodukt des Umesterungsprozesses ist die Produktion von Glycerin. EIN Lipid Umesterungs-Produktionsverfahren wird verwendet, um das Grundöl in die gewünschten Ester umzuwandeln. Alle kostenlos Fettsäuren (FFAs) im Grundöl werden entweder in Seife umgewandelt und aus dem Prozess entfernt oder sie werden unter Verwendung eines sauren Katalysators verestert (was mehr Biodiesel ergibt). Nach dieser Verarbeitung hat Biodiesel im Gegensatz zu reinem Pflanzenöl Verbrennungseigenschaften, die denen von Erdöldiesel sehr ähnlich sind, und kann ihn in den meisten aktuellen Anwendungen ersetzen.

Rohstoff für Biodiesel

Sojabohnen werden als Quelle für Biodiesel verwendet

Zur Herstellung von Biodiesel können verschiedene Öle verwendet werden. Diese beinhalten:

• Ausgangsmaterial für natives Öl; Raps u Sojabohne Öle werden am häufigsten verwendet, obwohl andere Getreide wie zum Beispiel Senf , Palmöl , Hanf, Jatropha und sogar Algen sind vielversprechend (siehe Liste der Pflanzenöle für eine vollständigere Liste);
• Altpflanzenöl (WVO);
• Tierische Fette einschließlich Talg, Schmalz, Altspeisefett und die Nebenprodukte der Gewinnung von Omega-3-Fettsäuren aus Fischöl.
• Abwasser. Einem neuseeländischen Unternehmen ist es gelungen, ein System zur Nutzung von Abwasser als Substrat für Algen und zur anschließenden Herstellung von Biodiesel zu entwickeln.

Die weltweite Produktion von Pflanzenöl und tierischen Fetten reicht noch nicht aus, um die Nutzung flüssiger fossiler Brennstoffe zu ersetzen. Darüber hinaus lehnen einige Umweltgruppen die große Menge ab Landwirtschaft und die daraus resultierende Über- Düngung , Schädlingsbekämpfungsmittelgebrauch und Landnutzungsumwandlung, die sie sagen, würde benötigt werden, um das zusätzliche Pflanzenöl zu produzieren.

Viele Befürworter schlagen vor, dass Altpflanzenöl die beste Ölquelle für die Herstellung von Biodiesel ist. Das verfügbare Angebot ist jedoch drastisch geringer als die Menge an erdölbasiertem Kraftstoff, die weltweit für den Transport und das Heizen von Häusern verbrannt wird. Nach Angaben der United States Environmental Protection Agency (EPA) produzieren Restaurants in den USA jährlich etwa 300 Millionen US-Gallonen (1.000.000 m³) Altspeiseöl. Obwohl es wirtschaftlich rentabel ist, WVO zur Herstellung von Biodiesel zu verwenden, ist es noch rentabler, WVO in andere Produkte wie Seife umzuwandeln. Daher wird das meiste WVO, das nicht auf Deponien entsorgt wird, für diese anderen Zwecke verwendet. Tierische Fette sind in ähnlicher Weise begrenzt verfügbar, und es wäre nicht effizient, Tiere nur wegen ihres Fettes zu züchten. Die Herstellung von Biodiesel mit tierischen Fetten, die ansonsten weggeworfen worden wären, könnte jedoch einen kleinen Prozentsatz des Verbrauchs von Erdöldiesel ersetzen.

Der geschätzte Kraftstoff- und Heizölverbrauch für Transportzwecke in den Vereinigten Staaten beträgt etwa 230 Milliarden US-Gallonen (0,87 km³) (Briggs, 2004). Altpflanzenöl und tierische Fette würden nicht ausreichen, um diesen Bedarf zu decken. In den Vereinigten Staaten beträgt die geschätzte Produktion von Pflanzenöl für alle Verwendungszwecke etwa 24 Milliarden Pfund (11 Millionen Tonnen) oder 3 Milliarden US-Gallonen (0,011 km³), und die geschätzte Produktion von tierischem Fett beträgt 12 Milliarden Pfund (5,3 Millionen Tonnen). (Van Gerpen, 2004)

Biodiesel-Rohstoffanlagen verwenden Photosynthese Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln. Die gespeicherte chemische Energie wird bei der Verbrennung freigesetzt, daher können Pflanzen eine nachhaltige Ölquelle für die Biodieselproduktion bieten. Das meiste Kohlendioxid, das bei der Verbrennung von Biodiesel ausgestoßen wird, wird einfach wiederverwertet, das während des Pflanzenwachstums absorbiert wurde, sodass die Nettoproduktion von Treibhausgasen gering ist.

Die Rohstoffausbeute pro Acre wirkt sich auf die Machbarkeit aus, die Produktion auf das enorme industrielle Niveau zu steigern, das erforderlich ist, um einen erheblichen Prozentsatz nationaler oder weltweiter Fahrzeuge anzutreiben. Das ertragreichste Ausgangsmaterial für Biodiesel sind Algen, die 250-mal so viel Öl pro Hektar produzieren können wie Sojabohnen.

Ausgangsmaterial	US-Gallonen/Acre	Liter/Hektar
Sojabohne	40	375
Raps	110	1.000
Senf	140	1.300
Jatropha	175	1.590
Palmöl	650	5.800
Algen	10.000	95.000

Effizienz und wirtschaftliche Argumente

Laut einer Studie von Dr. Van Dyne und Raymer für die Tennessee Valley Authority verbraucht eine durchschnittliche US-Farm Kraftstoff in Höhe von 82 Litern pro Hektar (8,75 US-Gallonen pro Acre) Land, um eine Ernte zu produzieren. Durchschnittliche Rapsernten produzieren jedoch Öl mit einer durchschnittlichen Rate von 1.029 l/ha (110 US gal/acre), und ertragreiche Rapsfelder produzieren etwa 1.356 l/ha (145 US gal/acre). Das Verhältnis von Input zu Output beträgt in diesen Fällen etwa 1:12,5 bzw. 1:16,5. Es ist bekannt, dass die Photosynthese einen Wirkungsgrad von etwa 16 % hat, und wenn die gesamte Masse einer Pflanze zur Energieerzeugung verwendet wird, beträgt der Gesamtwirkungsgrad dieser Kette bekanntermaßen etwa 1 %. Dies ist im Vergleich zu Solarzellen in Kombination mit einem elektrischen Antriebsstrang nicht günstig. Biodiesel übertrifft Solarzellen in Bezug auf Kosten und einfache Bereitstellung. Diese Statistiken allein reichen jedoch nicht aus, um zu zeigen, ob eine solche Änderung wirtschaftlich sinnvoll ist. Weitere Faktoren müssen berücksichtigt werden, wie z. B. das Kraftstoffäquivalent der für die Verarbeitung erforderlichen Energie, die Kraftstoffausbeute aus Rohöl, die Rentabilität des Anbaus von Nahrungsmitteln und die relativen Kosten von Biodiesel gegenüber Petrodiesel. Eine gemeinsame Studie des US-Energieministeriums (DOE) und des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) aus dem Jahr 1998 verfolgte viele der verschiedenen Kosten, die mit der Herstellung von Biodiesel verbunden sind, und stellte fest, dass insgesamt 3,2 Einheiten Kraftstoffproduktenergie für jede Einheit gewonnen werden der verbrauchten Energie aus fossilen Brennstoffen. Dieses Maß wird als Energieertrag bezeichnet. Ein Vergleich mit Petroleumdiesel, Petroleumbenzin und Bioethanol unter Verwendung der USDA-Nummern ist auf der Website des Landwirtschaftsministeriums von Minnesota zu finden. Im Vergleich wurde festgestellt, dass Petroleumdieselkraftstoff eine Energieausbeute von 0,843 hat, zusammen mit 0,805 für Petroleumbenzin und 1,34 für Bioethanol . Die Studie von 1998 verwendete hauptsächlich Sojaöl als Basisöl zur Berechnung der Energieerträge. Darüber hinaus erzeugt eine Gallone Biodiesel aufgrund der höheren Energiedichte von Biodiesel in Kombination mit der höheren Effizienz des Dieselmotors die effektive Energie von 2,25 Gallonen Ethanol. Außerdem könnten Pflanzen mit höherem Ölertrag den Energieertrag von Biodiesel erhöhen.

Die Diskussion um die Energiebilanz von Biodiesel hält jedoch an. Die vollständige Umstellung auf Biokraftstoffe könnte immense Landflächen erfordern, wenn traditionelle Pflanzen verwendet werden. Das Problem ist besonders schwerwiegend für Nationen mit großen Volkswirtschaften, da der Energieverbrauch mit der Wirtschaftsleistung skaliert. Wenn nur traditionelle Pflanzen verwendet werden, haben die meisten dieser Nationen nicht genügend Ackerland, um Biokraftstoff für die Fahrzeuge der Nation zu produzieren. Nationen mit kleineren Volkswirtschaften (daher weniger Energieverbrauch) und mehr Ackerland könnten in einer besseren Situation sein, obwohl viele Regionen es sich nicht leisten können, Land von der Nahrungsmittelproduktion abzuzweigen. Für Dritte-Welt-Länder könnten Biodieselquellen, die marginales Land nutzen, sinnvoller sein, z. Honge-Ölnüsse, die entlang von Straßen angebaut werden, oder Jatropha, die an Eisenbahnlinien angebaut werden. Neuere Studien mit einer Algenart mit bis zu 50 % Ölgehalt haben ergeben, dass nur 28.000 km² oder 0,3 % der Landfläche der USA genutzt werden könnten, um genug Biodiesel zu produzieren, um den gesamten derzeit im Land verwendeten Kraftstoff zu ersetzen. Darüber hinaus könnte ansonsten ungenutztes Wüstenland (das eine hohe Sonneneinstrahlung erhält) am effektivsten für den Algenanbau sein, und die Algen könnten Farmabfälle und überschüssiges CO verwerten _zwei aus Fabriken, um das Wachstum der Algen zu beschleunigen. Die direkte Quelle des Energieinhalts von Biodiesel ist Sonnenenergie, die während des Betriebs von Pflanzen eingefangen wird Photosynthese . Die Website biodiesel.co.uk diskutiert die positive Energiebilanz von Biodiesel:

Wenn Stroh auf dem Feld belassen wurde, war die Biodieselproduktion stark energiepositiv und ergab 1 GJ Biodiesel pro 0,561 GJ Energieeinsatz (ein Ertrag/Kosten-Verhältnis von 1,78).

Bei der Verbrennung von Stroh als Brennstoff und der Verwendung von Rapsschrot als Düngemittel war das Ertrags-Kosten-Verhältnis für die Biodieselproduktion sogar noch besser (3,71). Mit anderen Worten, für jede Energieeinheit, die zur Herstellung von Biodiesel eingesetzt wird, beträgt der Output 3,71 Einheiten (die Differenz von 2,71 Einheiten wäre Solarenergie).

Biodiesel wird für Unternehmen interessant, die an einer Produktion im kommerziellen Maßstab interessiert sind, sowie für die üblicheren Benutzer von selbstgebrautem Biodiesel und die Benutzer von reinem Pflanzenöl oder Altpflanzenöl in Dieselmotoren. Hausgemachte Biodiesel-Prozessoren sind vielfältig. Der Erfolg des Biodiesel-Selbstbrauens und der Micro-Economy-of-Scale-Operationen erschüttert weiterhin den herkömmlichen Geschäftsmythos, dass große Economy-of-Scale-Operationen am effizientesten und profitabelsten sind. Es wird immer deutlicher, dass kleine, lokalisierte Energie mit geringen Auswirkungen mehr Ressourcen und Einnahmen in den Gemeinden hält, Umweltschäden reduziert und weniger Abfallmanagement erfordert.

Vorteile für die Umwelt

Zu den Umweltvorteilen im Vergleich zu erdölbasierten Kraftstoffen gehören:

• Biodiesel reduziert den Ausstoß von Kohlenmonoxid (CO) um ca. 50 % und Kohlendioxid um 78 % auf einer Nettolebenszyklusbasis, da der Kohlenstoff in den Biodieselemissionen aus bereits in der Atmosphäre vorhandenem Kohlenstoff recycelt wird und nicht aus neuem Kohlenstoff aus Erdöl besteht, das in der Erdkruste gebunden wurde. (Sheehan, 1998)
• Biodiesel enthält weniger aromatische Kohlenwasserstoffe: Benzofluoranthen: 56 % Reduktion; Benzopyrene: 71 % Reduktion.
• Biodiesel kann die direkte (Endrohr-)Emission von Partikeln, kleinen Partikeln fester Verbrennungsprodukte, bei Fahrzeugen mit Partikelfilter um bis zu 20 % im Vergleich zu schwefelarmem (<50 ppm) Diesel reduzieren. Die produktionsbedingten Partikelemissionen werden im Vergleich zu fossilem Diesel um rund 50 % reduziert. (Beer et al., 2004).
• Biodiesel produziert zwischen 10 % und 25 % mehr Stickoxid NO _x Auspuffemissionen als Benziner. Da Biodiesel einen geringen Schwefelgehalt hat, ist NO _x Emissionen können durch den Einsatz von Katalysatoren auf weniger als die NO reduziert werden _x Emissionen herkömmlicher Dieselmotoren. Trotzdem das NEIN _x Die Auspuffemissionen von Biodiesel nach der Verwendung eines Katalysators bleiben höher als die entsprechenden Emissionen von Petroldiesel. Da Biodiesel keinen Stickstoff enthält, erhöht sich der NO _x -Emissionen können auf die höhere Cetanzahl von Biodiesel und den höheren Sauerstoffgehalt zurückzuführen sein, der es ihm ermöglicht, Stickstoff aus der Atmosphäre in NO umzuwandeln _x schneller. Die Debatte über NEIN geht weiter _x Emissionen. Im Februar 2006 behauptete ein Marine-Biodiesel-Experte NEIN _x Die Emissionen in der Praxis waren tatsächlich niedriger als der Ausgangswert. Weitere Forschung ist erforderlich.
• Biodiesel hat eine höhere Cetanzahl als Petrodiesel, was in Bezug auf Emissionen und Leistung unbedeutend ist.
• Biodiesel ist biologisch abbaubar und ungiftig – das US-Energieministerium bestätigt, dass Biodiesel weniger giftig als Speisesalz ist und genauso schnell biologisch abgebaut wird wie Zucker. (Siehe Richtlinien zur Handhabung und Verwendung von Biodiesel)
• In dem Vereinigte Staaten , ist Biodiesel der einzige alternative Kraftstoff, der die Testanforderungen für gesundheitliche Auswirkungen (Tier I und Tier II) des Clean Air Act (1990) erfolgreich bestanden hat.

Da Biodiesel häufiger in Mischung mit Mineralöldiesel verwendet wird, gibt es weniger formelle Studien über die Auswirkungen auf reinen Biodiesel in unveränderten Motoren und Fahrzeugen im täglichen Gebrauch. Es wird erwartet, dass Kraftstoff, der die Standards erfüllt, und Motorteile, die den größeren Lösungsmitteleigenschaften von Biodiesel widerstehen können – und in gemeldeten Fällen tatsächlich funktioniert – ohne zusätzliche Probleme läuft als die Verwendung von Erdöldiesel.

• Der Flammpunkt von Biodiesel (>150 °C) liegt deutlich über dem von Mineralöldiesel (64 °C) oder Benzin (−45 °C). Der Gelpunkt von Biodiesel variiert je nach Anteil der enthaltenen Esterarten. Der meiste Biodiesel, einschließlich des aus Sojaöl hergestellten, hat jedoch einen etwas höheren Gel- und Trübungspunkt als Erdöldiesel. In der Praxis erfordert dies oft die Beheizung von Lagertanks, insbesondere in kühleren Klimazonen.
• Reiner Biodiesel (B100) kann in jedem Petroleum-Dieselmotor verwendet werden, obwohl er häufiger in niedrigeren Konzentrationen verwendet wird. In einigen Gebieten ist Petrodiesel mit extrem niedrigem Schwefelgehalt vorgeschrieben, der die natürliche Viskosität und Schmierfähigkeit des Kraftstoffs aufgrund der Entfernung von Schwefel und bestimmten anderen Materialien verringert. Damit ULSD in Motoren richtig fließen kann, sind Additive erforderlich, was Biodiesel zu einer beliebten Alternative macht. Es hat sich gezeigt, dass Bereiche von nur 2 % (B2) die Schmierfähigkeit wiederherstellen. Viele Kommunen haben damit begonnen, 5 % Biodiesel (B5) in Schneeräumgeräten und anderen Systemen zu verwenden.

Umweltsorgen

Wo die ölproduzierenden Pflanzen angebaut werden, gibt Umweltschützern zunehmend Anlass zur Sorge, wobei eine der Hauptsorgen darin besteht, dass Länder große Waldflächen abholzen werden, um solche Pflanzen anzubauen. Dies ist bereits in der aufgetreten Philippinen und Indonesien , und beide Länder planen, ihre Biodieselproduktion zu erhöhen, was zur Entwaldung von mehreren zehn Millionen Hektar führen wird, wenn diese Pläne verwirklicht werden.

Der Landwirtschaftsbericht von Levington hebt in Abschnitt 4.6 hervor, dass die Verwendung von Biodiesel einen 25-mal größeren Energiefußabdruck hat als die Verwendung von reinem Pflanzenöl (PPO) in entsprechend modifizierten Motoren.

Die Union of Concerned Scientists schreibt: „Wenn es um den Kauf eines neuen Autos geht, sind benzinbetriebene Modelle in Bezug auf giftige Ruß- und Smog-bildende Emissionen besser als Diesel. Die Kehrseite aktueller Diesel ist, dass sie 10- bis 20-mal mehr giftige Partikel produzieren gegenüber ihren Benzinern mehr, als durch den Einsatz von Biodiesel kompensiert werden kann. Bei den smogbildenden Stickoxid-Emissionen schneiden Diesel mit mehr als dem 20-fachen Ausstoß gegenüber einem vergleichbaren Benziner noch schlechter ab.“

Einen eingehenden Blick auf einige der besorgniserregenden Probleme bei der Suche nach Biodiesel finden Sie bei Biofuelwatch, einem führenden Wachhund für das nicht nachhaltige Wachstum auf dem internationalen Biodieselmarkt.

Historischer Hintergrund

Die Umesterung eines Pflanzenöls wurde bereits 1853 von den Wissenschaftlern E. Duffy und J. Patrick durchgeführt, viele Jahre bevor der erste Dieselmotor funktionsfähig wurde. Das Urmodell von Rudolf Diesel, ein einzelner 3 m langer Eisenzylinder mit einem Schwungrad an der Basis, lief in Augsburg erstmals aus eigener Kraft. Deutschland am 10. August 1893. In Erinnerung an dieses Ereignis wurde der 10. August ausgerufen Internationaler Tag des Biodiesels . Später demonstrierte Diesel seinen Motor und erhielt den 'Grand Prix' (höchste Auszeichnung) auf der Weltausstellung in Paris , Frankreich im Jahr 1900. Dieser Motor stand als Beispiel für Diesels Vision, weil er von angetrieben wurde Erdnuss Öl – a Biotreibstoff , obwohl es sich nicht ausschließlich um Biodiesel handelt, da es nicht umgeestert wurde. Er glaubte, dass die Nutzung eines Biomasse-Kraftstoffs die wahre Zukunft seines Motors sei. In einer Rede von 1912 sagte Rudolf Diesel: 'Die Verwendung von Pflanzenölen als Motorkraftstoffe mag heute unbedeutend erscheinen, aber solche Öle können im Laufe der Zeit so wichtig werden wie Erdöl und die Kohlenteerprodukte der heutigen Zeit.'

In den 1920er Jahren änderten die Hersteller von Dieselmotoren ihre Motoren, um die niedrigere Viskosität des Dieselmotors zu nutzen fossiler Brennstoff (Petrodiesel) anstelle von Pflanzenöl, einem Biomassebrennstoff. Die Erdölindustrie konnte auf den Kraftstoffmärkten Fuß fassen, weil ihr Kraftstoff viel billiger herzustellen war als die Biomasse-Alternativen. Das Ergebnis war viele Jahre lang eine nahezu vollständige Eliminierung der Infrastruktur zur Herstellung von Biomassebrennstoffen. Erst vor kurzem haben Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen und ein abnehmender Kostenunterschied Biomassebrennstoffe wie Biodiesel zu einer zunehmenden Alternative gemacht.

Die Erforschung der Verwendung von umgeestertem Sonnenblumenöl und dessen Raffination auf Dieselkraftstoffstandard wurde 1979 in Südafrika begonnen. 1983 wurde das Verfahren zur Herstellung von motorgeprüftem Biodiesel in Kraftstoffqualität abgeschlossen und international veröffentlicht (SAE Technical Paper series no 831356. SAE International Off Highway Meeting, Milwaukee, Wisconsin, USA, 1983). Ein österreichisches Unternehmen, Gaskoks, erhielt die Technologie von den südafrikanischen Agraringenieuren, errichtete im November 1987 die erste Pilotanlage für Biodiesel und am 12. April 1989 die Errichtung der ersten industriellen Biodieselanlage mit einer Kapazität von 30 000 Tonnen Raps pro Jahr. In den 1990er Jahren wurden Werke in vielen europäischen Ländern eröffnet, darunter die Tschechische Republik , Frankreich , Deutschland , Schweden . Zur gleichen Zeit begannen auch Nationen in anderen Teilen der Welt mit der lokalen Produktion von Biodiesel, und bis 1998 identifizierte das Österreichische Biokraftstoffinstitut 21 Länder mit kommerziellen Biodieselprojekten.

In den 1990ern, Frankreich startete die lokale Produktion von Biodieselkraftstoff (lokal bekannt als Diester ), das durch Umesterung von Rapsöl gewonnen wird. Es wird zu einem Anteil von 5 % dem normalen Dieselkraftstoff und zu einem Anteil von 30 % dem Dieselkraftstoff beigemischt, der von einigen eigenen Flotten (öffentlichen Verkehrsmitteln) verwendet wird. Renault, Peugeot und andere Hersteller haben LKW-Motoren für die Verwendung mit bis zu diesem Teil-Biodiesel zertifiziert. Versuche mit 50 % Biodiesel sind im Gange.

Im September 2005 verlangte Minnesota als erster Staat, dass der gesamte in diesem Staat verkaufte Dieselkraftstoff teilweise Biodiesel enthalten muss. Das Gesetz von Minnesota schreibt mindestens 2 % Biodiesel im gesamten verkauften Dieselkraftstoff vor.

Aktuelle Forschung

Es wird laufend geforscht, um geeignetere Pflanzen zu finden und die Ölausbeute zu verbessern. Bei den derzeitigen Erträgen würden riesige Mengen an Land und Frischwasser benötigt, um genug Öl zu produzieren, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe vollständig zu ersetzen. Es würde die doppelte Landfläche der USA für die Sojabohnenproduktion oder zwei Drittel für die Rapsproduktion erfordern, um den derzeitigen Heiz- und Transportbedarf der USA zu decken.

Speziell gezüchtete Senfsorten können relativ hohe Ölerträge erzielen und haben den zusätzlichen Vorteil, dass das nach dem Auspressen des Öls übrig bleibende Mehl als wirksames und biologisch abbaubares Pestizid wirken kann.

Algenzucht

Von 1978 bis 1996 die UNS. Das National Renewable Energy Laboratory experimentierte mit der Verwendung von Algen als Biodieselquelle im „Aquatic Species Program“. Ein kürzlich erschienenes Papier von Michael Briggs von der UNH Biodiesel Group bietet Schätzungen für den realistischen Ersatz des gesamten Fahrzeugkraftstoffs durch Biodiesel durch die Verwendung von Algen mit einem natürlichen Ölgehalt von mehr als 50 %, die laut Briggs auf Algen gezüchtet werden können Teiche bei Kläranlagen. Diese ölreichen Algen können dann aus dem System extrahiert und zu Biodiesel verarbeitet werden, wobei der getrocknete Rest zur Herstellung weiterverarbeitet wird Äthanol .

Die Produktion von Algen zu Ernte Öl für Biodiesel wurde noch nicht im kommerziellen Maßstab betrieben, es wurden jedoch Machbarkeitsstudien durchgeführt, um zu der obigen Ertragsschätzung zu gelangen. Neben dem prognostizierten hohen Ertrag ist die Algenzucht – anders als pflanzenbasiert Biokraftstoffe – führt nicht zu einer Verringerung der Nahrungsmittelproduktion, da weder Ackerland noch Ackerland benötigt werden frisches Wasser .

Am 11. Mai 2006 gab die Aquaflow Bionomic Corporation in Marlborough, Neuseeland, bekannt, dass sie ihre erste Probe von Biodieselkraftstoff hergestellt hat, der aus Algen hergestellt wurde, die in Abwasserteichen gefunden wurden. Im Gegensatz zu früheren Versuchen wurden die Algen auf natürliche Weise im Teichabfluss der Kläranlagen des Marlborough District Council gezüchtet. Im November 2006 wurde ein kommerzielles Projekt angekündigt Südafrika . Unter Verwendung geschlossener Bioreaktoren aus amerikanischer Produktion sollen innerhalb weniger Jahre jährlich 900 Millionen Gallonen (58.000 Barrel pro Tag) Biodiesel produziert werden.