5 Wege, wie verantwortungsbewusst produzierte Biokraftstoffe allen zugute kommen

Das Pumpen von Gas ist eine hervorragende Zeit für existenzielle Betrachtungen. Wenn Sie das nächste Mal den Tank auffüllen, denken Sie darüber nach, woher das Benzin kam. Saudi Arabien? Nein, gehen wir noch weiter zurück: Ihr Benzin begann sein Leben vor 300 Millionen Jahren als Blatt eines alten Seetangs oder als prähistorischer Hai mit einem Herzleiden. Als dieser Hai starb und dieser Seetang verschrumpelte, zersetzten sie sich auf dem Meeresboden. Im Laufe der Jahrtausende, als sich immer mehr organisches Material auf dem Hai und den Algen ablagerte, wandelten der Druck und die Hitze den Kohlenstoff dieser toten Kreaturen in die zähflüssige Schmiere um, die wir Rohöl nennen.

Hier kommt Saudi-Arabien ins Spiel. Das uralte Rohöl wird aus der Erde gepumpt, per Supertanker zu einer Raffinerie in Texas verschifft und in Benzin (und Dieselkraftstoff und Düsentreibstoff und gelegentlich Vaseline) umgewandelt.

Wenn Sie diesen 300-Millionen-jährigen Produktionszyklus betrachten, denken Sie an die Energie, die erforderlich war, um diesen Kohlenstoff zu Rohöl zu zerkleinern, und dann an den Kraftstoff, der erforderlich ist, um die Ölquellen zu graben, das Zeug zu pumpen, es um die halbe Welt zu verschiffen und es zu veredeln , laden Sie es auf Züge, dann auf Lastwagen, um schließlich an Ihrer örtlichen Tankstelle anzukommen. Es muss direktere, energieeffizientere und umweltfreundlichere Wege geben, kohlenstoffbasierte Materie in Kraftstoff umzuwandeln? Es gibt sie, und sie heißen Biokraftstoffe.

Biokraftstoffe sind jede Form von Energie, die aus einer pflanzlichen Quelle gewonnen wird. Die gebräuchlichsten Biokraftstoffe sind Ethanol , ein alkoholischer Kraftstoff, der durch Fermentation eines zuckerhaltigen Ausgangsmaterials wie Mais oder Zuckerrohr hergestellt wird, und Biodiesel , ein Dieselkraftstoff, der aus Pflanzenölen und -fetten anstelle von Rohöl hergestellt wird. Wenn die Rohstoffe für Biokraftstoffe auf verantwortungsvolle und nachhaltige Weise angebaut und geerntet werden, wirken sich die Vorteile von Biokraftstoffen mehr aus als der Preis an der Zapfsäule. Biokraftstoffe haben das Potenzial, die Umweltverschmutzung zu verringern, die weltweite Armut zu verringern und Millionen Tonnen Abfall in sauber verbrennende Energie umzuwandeln.

Hier ist unsere Liste der fünf genialen Möglichkeiten, wie verantwortungsbewusst produzierte Biokraftstoffe allen zugute kommen können, beginnend mit einem Wechsel von Ethanol auf Maisbasis zu „Grassoline“.

1. Gas aus Gras
2. Füllen Sie ihn mit Pond Scum auf
3. Hoch hinaus (und günstig) mit Biokraftstoffen
4. Das „Öko“ in den wirtschaftlichen Einfluss bringen
5. Müllautos

Die Ethanolproduktion hat eine heiße Debatte unter Umweltwissenschaftlern und Landwirten ausgelöst. Es stimmt, dass Ethanol sauberer verbrennt als herkömmliches Benzin und weniger Kohlendioxid und Benzol in die Luft abgibt. Es ist auch wahr, dass Mais und andere Pflanzen, die als Ausgangsmaterial für Ethanol verwendet werden, atmosphärisches Kohlendioxid in ihrer Wachstumsphase absorbieren, wodurch der Kohlendioxidgehalt über den gesamten Kraftstofflebenszyklus hinweg stark reduziert wird [Quelle: US-Energieministerium ]. Aber die Abhängigkeit von Mais als Ausgangsmaterial für Ethanol in den Vereinigten Staaten hat zu Problemen geführt, sowohl bei der Lebensmittelversorgung als auch beim Verbrauch fossiler Brennstoffe.

Der Mensch verzehrt direkt nur zwei von zehn in den USA angebauten Ähren, entweder als frischer Mais, Maissirup, Maismehl oder andere Maisderivate. Die anderen acht Ähren wurden traditionell als Futter für Nutztiere wie Kühe, Schweine und Hühner verwendet, aber das war vor dem Ethanolboom. Unter anderem dank staatlicher Subventionen wurde von August 2011 bis Juli 2012 mehr Mais für Ethanol als für Vieh angebaut [Quelle: Lott ]. Das war eine Premiere in der Geschichte der amerikanischen Landwirtschaft. In einem Jahr, in dem Dürrebedingungen den gesamten Maisertrag senkten, machen Kritiker die Ethanolproduktion für noch höhere Lebensmittelpreise verantwortlich [Quelle: McDonald ].

Mais und Sojabohnen, ein weiteres beliebtes Ausgangsmaterial für Ethanol, erfordern ebenfalls große Mengen an Energie aus fossilen Brennstoffen, um sie herzustellen. Traktoren verbrennen ihren gerechten Anteil an fossilen Brennstoffen , aber der größte Übeltäter ist synthetischer Dünger. Stickstoffdünger zum Beispiel erfordert 1,5 Tonnen (1360,7 Kilogramm) fossiler Brennstoffe – normalerweise Kohle und Erdgas – um eine Tonne (907,18 Kilogramm) Stickstoff zu produzieren [Quelle: Oliver ].

Zum Glück haben Forscher und Landwirte eine Reihe von Non-Food-Quellen für Ethanol-Rohstoffe identifiziert, die ohne zusätzliche Düngemittel fast überall wachsen können. In den USA sind die besten Optionen hohe Gräser wie Rutenhirse und Chinaschilf. Diese Gräser werden in dicken Strängen mehr als 3,05 Meter hoch und sind mehrjährig , was bedeutet, dass sie im Herbst geerntet werden und im Frühjahr nachwachsen können. Weniger Anpflanzungen bedeuten weniger fossile Brennstoffe, die im Traktor verbrannt werden. In tropischen Klimazonen wie Hawaii und Südostasien experimentieren Forscher mit Bananengras, süßem Sorghum und einer ungenießbaren Ölnuss namens Jatropha [Quelle: Smith ].

Diese Gräser können auf armen Böden mit wenig Bewässerung oder Düngereinsatz wachsen. Und sie packen einen Biomassenschlag. Laut Tests des Argonne National Laboratory hat Switchgrass ein Energie-Output-Verhältnis von 1 zu 10, was bedeutet, dass jede Energieeinheit, die zur Herstellung von Switchgrass-Ethanol verbraucht wird, zu 10 Einheiten verfügbarer Energie führt. Mais-Ethanol hingegen produziert nur 1,36 Einheiten Energieausgabe für jede Einheit Energiezufuhr [Quelle: Wang ].

Der Wechsel zu „ Grassoline “ ist genial, weil es nicht mit bestehenden Nahrungspflanzen konkurriert, auf marginalen Flächen angebaut werden kann, nicht auf synthetische Düngemittel angewiesen ist und eine weitaus größere Menge an Energie pro Biomasseeinheit produziert. Das trägt dazu bei, die Lebensmittelpreise niedrig, die Kraftstoffkosten niedrig und die Schadstoffbelastung niedrig zu halten – ein Gewinn für alle!

Bereits in den 1950er Jahren haben Forscher für alternative Energien Algen im Auge behalten [Quelle: Keune ]. Reife Algen – diese schleimige grüne Schmiere, die auch als Teichschaum bekannt ist – sind reich an Lipiden , einer Art Molekül, das Fette enthält. Diese Lipide können extrahiert und in Biodiesel umgewandelt werden. Die verbleibende Algentrockenmasse kann fermentiert und zu Ethanol verarbeitet werden [Quelle: Haag ]. Zwei Kraftstoffe zum Preis von einem!

Algen brauchen drei Dinge zum Wachsen: Wasser, Sonnenlicht und Kohlendioxid. Ansonsten sind sie nicht sehr wählerisch. Algen können in Salz- oder Süßwasser wachsen, sogar im Abwasser von Kläranlagen oder Milchviehbetrieben. Der Schlüssel zum Wachstum großartiger Algen ist viel verfügbares Kohlendioxid im Wasser. Natürlich vorkommende Teiche enthalten normalerweise nicht genug Kohlendioxid, um gesunde Wachstumsraten aufrechtzuerhalten, aber Forscher haben eine geniale Lösung gefunden: die Kohlendioxidemissionen von Kohlekraftwerken in die Algenteiche umzuleiten. Algen-Biodiesel verbrennt nicht nur sauberer als herkömmliches Gas, sondern verbraucht auch Kohleemissionen.

Unter den richtigen Bedingungen kann sich die Masse von Algenkolonien über Nacht verdoppeln, und beeindruckende 50 Prozent dieser Masse sind Öl. Zum Vergleich: Die zweitbeste Ölpflanze ist die Ölpalme, die nur zu 20 Prozent aus Öl besteht [Quelle: Haag ]. Die US-Regierung hat zig Millionen Dollar investiert, um Algenbrennstoffe auf den Markt zu bringen, aber die aktuellen Produktionsmethoden kosten immer noch unerschwingliche 8 Dollar pro Gallone an der Zapfsäule. Die Hoffnung ist, dass Algen mit weiteren Investitionen der Militär- und Energiegiganten der Vereinigten Staaten wie Exxon Mobil und Chevron zu einem ökologischen und wirtschaftlichen Supertreibstoff werden .

Das US-Militär ist der größte Gasfresser der Welt und kauft und verbrennt mehr als 8 Milliarden Gallonen Treibstoff pro Jahr [Quelle: National Energy Technology Laboratory ]. Düsentreibstoff ist eine besonders teure Ressource, und das Militär sucht immer nach Möglichkeiten, die Kosten für die Wartung seiner Flugzeugflotte zu senken. Eine spannende Möglichkeit ist der verstärkte Einsatz von Biokraftstoffen im Kerosinmix.

Während des Zweiten Weltkriegs entwickelten deutsche Wissenschaftler ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Brennstoff aus Kohle. Bekannt als Fischer-Tropsch (FT)-Kraftstoffe, können sie aus Kohle, Erdgas oder Biomasse hergestellt werden [Quelle: Ryan ]. Das US-Militär ist besonders an Biomasse als Brennstoffquelle interessiert, weil es die Abhängigkeit von ausländischem Öl verringert und dadurch die Energiesicherheit im Falle einer internationalen Krise erhöht.

Aber bei Biokraftstoffen geht es um mehr als um Energiesicherheit oder die „Ökologisierung“ des Militärs. Es ist auch eine kluge Geschäftsentscheidung. Auf einer Pressekonferenz im Jahr 2012 erklärte der stellvertretende Sekretär der Luftwaffe, Terry Yonkers, dass militärische Tests zeigen, dass Biokraftstoffe in Düsentriebwerken sauberer und kühler verbrennen. Das verlängert die Gesamtlebensdauer des Motors um den Faktor zehn und reduziert die Reparatur- und Austauschkosten erheblich [Quelle: Ryan ].

Ein weiterer Vorteil von Biokraftstoffen besteht darin, dass sie weniger Masse als fossile Kraftstoffe haben, was bedeutet, dass biobasierter Kerosin weniger wiegt als herkömmlicher Kerosin. Dies könnte große Auswirkungen auf Verkehrsflugzeuge haben, bei denen sich das Gewicht des Flugzeugs in den Ticketpreisen widerspiegelt. Ein umweltfreundlicheres, sichereres Militär plus billigere Flüge nach Cleveland? Ein weiterer Biokraftstoffgewinn für alle.

Etwas weniger als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt in ländlichen Gebieten, aber sie machen 70 Prozent der Armen der Welt aus [Quelle: Weltbank ]. Jahrzehntelang wurde die Not armer Bauern auf dem Land durch niedrige Lebensmittelpreise verschärft. Der globale Markt für Grundnahrungsmittel wie Weizen und Mais wurde von den Vereinigten Staaten und Europa dominiert, wo staatliche Subventionen die Preise unnatürlich niedrig hielten. Ein Land wie Mexiko, das sich früher von seinem eigenen Mais ernährte, importiert heute 12 Millionen Tonnen (10,88 Milliarden Kilogramm) pro Jahr aus den USA, wo die Maispreise niedriger sind [Quelle: Rodriguez ].

Öl ist das gleiche. Von den 47 ärmsten Ländern der Welt importieren 38 mehr Öl, als sie im Inland produzieren, und 25 dieser 38 Länder importieren jeden Tropfen Öl, den sie verbrauchen [Quelle: Worldwatch Institute ]. Aufgrund ihrer übermäßigen Abhängigkeit von im Ausland angebauten Nahrungsmitteln und ausländischem Öl sind die Armen auf dem Land in Entwicklungsländern gefährlich Preisspitzen ausgesetzt. Wenn die Lebensmittel- und Ölpreise steigen, wie sie es in den letzten Jahren dramatisch getan haben, leiden sie unter den Folgen, ohne einen der Vorteile.

Biokraftstoffe aus eigenem Anbau haben das Potenzial, die Armutsquote in Entwicklungsländern umzukehren. Denken Sie an die Hunderte von Millionen Bauern, die kaum vom Marktpreis ihrer Nahrungspflanzen leben können. Durch den Anbau von Ethanol- und Biodieselrohstoffen erhalten sie einen fairen Preis für ein heißes Gut. Gleichzeitig können Energieunternehmer in ihrem Land die Infrastruktur für Biokraftstoffe aufbauen, um selbst erzeugte Energie zu erzeugen. Ein Bericht des International Food Policy Research Institute aus dem Jahr 2010 kam zu dem Schluss, dass eine erhöhte Biokraftstoffproduktion in Ländern wie Tansania und Mosambik die Armutsquote in diesen Ländern bis 2020 um 5 Prozent senken könnte [Quelle: Arndt et al .].

Niedrigere Energiekosten, bessere Löhne und weniger ländliche Armut – ein weiterer Biokraftstoffgewinn für alle.

Der durchschnittliche Amerikaner erzeugt jeden Tag 4,43 Pfund (2 Kilogramm) Müll. Als Nation haben wir 2010 etwa 250 Millionen Tonnen (227 Milliarden Kilogramm) Müll entsorgt, von Lebensmittelabfällen über Bauschutt bis hin zu veralteten iPhones [Quelle: EPA ]. Was wäre, wenn wir all diese Abfälle von der Mülldeponie umleiten und in nutzbare Energie umwandeln könnten? Doc Brown hat es in „Zurück in die Zukunft“ geschafft – er fütterte den kalten Fusionsreaktor seines DeLorean mit Bananenschalen und Bier – und dank eines Prozesses namens Vergasung können wir das auch.

Bei der Vergasung werden Wärme und Druck verwendet, um die molekularen Verbindungen fast aller kohlenstoffbasierten Materialien in eine Substanz zu spalten, die als synthetisches Gas oder Syngas bezeichnet wird . Auf der ganzen Welt ersetzen Städte ihre Deponien durch Vergasungsanlagen. In Edmonton, der Hauptstadt der kanadischen Provinz Alberta, baut die Stadt eine Anlage, die jährlich 100.000 Tonnen (90 Millionen Kilogramm) Siedlungsabfälle in 9,5 Millionen Gallonen (35.961 Kubikliter) Biokraftstoff umwandeln wird [Quelle: City of Edmonton ] .

In der Anlage in Edmonton, die 2013 eröffnet werden soll, werden Siedlungsabfälle (Müll) nach Typ sortiert: kompostierbarer organischer Abfall, wiederverwertbares Material und Abfallprodukte, die normalerweise auf der Deponie entsorgt würden . Diese Reste werden zu einem feinen Brei zerkleinert und in den Vergaser geleitet, wo unglaubliche Hitze – nicht Feuer – das Material zu Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2), den Hauptelementen von Syngas, verflüssigt. Das Synthesegas wird dann durch einen Katalysator geleitet, wo die Moleküle neu angeordnet werden, um Ethanol, einen Standard-Biokraftstoff, und Methanol zu bilden [Quelle: Edmonton Biofuels ].

Von Kalifornien bis Finnland entstehen immer mehr dieser Anlagen, um Holzabfälle und einfachen alten Müll zu verarbeiten. Könnte Docs DeLorean weit weg sein? Nun ja. Aber wenn Millionen Tonnen Müll zu Millionen Gallonen Gas werden, ist das ein weiterer Biokraftstoffgewinn für alle.

Weitere Informationen zu Biokraftstoff, Grassoline , Müllwagen und anderen alternativen Kraftstoffen finden Sie unter den entsprechenden Links auf der nächsten Seite.

Anmerkung des Autors: 5 Wege, wie verantwortungsvoll produzierte Biokraftstoffe allen zugute kommen

Es war inspirierend, diesen Artikel zu recherchieren und mehr über all die innovativen Energietechnologien zu erfahren, die auf der ganzen Welt implementiert werden. Was fossile Brennstoffe, den Klimawandel und die Benzinpreise angeht, kann man leicht pessimistisch werden, aber es ist aufregend zu wissen, dass es kluge Köpfe gibt, die an der Entwicklung von Technologien arbeiten, die wildes Gras und Müll in Kraftstoff für meinen Ford verwandeln können. Ich hoffe, dass alle potenziellen Vorteile einer globalen Umstellung auf Biokraftstoffe noch zu meinen Lebzeiten realisiert werden. Es würde diesen Spritfresser stolz machen.

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