Wie Biokraftstoffe der zweiten Generation funktionieren

Auf den ersten Blick scheinen die Miscanthusfelder, die Sampson County, NC, bedecken, von geringer Bedeutung. Miscanthus ist ein riesiges, stacheliges, ungenießbares – und manche würden sagen, nutzloses – Gras, das 4 Fuß (1,21 Meter) größer als ein Basketballkorb ist. Doch nach Ansicht anderer könnten diese überdimensionalen Klingen eines Tages so wertvoll sein wie Gold oder zumindest eine Tankfüllung. Ein Unternehmen namens Chemtex plant den Bau einer 170-Millionen-Dollar-Raffinerie in Sampson County, die jedes Jahr 20 Millionen Tonnen Miscanthus und andere Gräser in Ethanol umwandeln wird [Quelle: Ramsey ].

Seit Jahren plädieren Politiker, Journalisten und Wissenschaftler dafür, Pflanzen in Ethanol und Biodiesel umzuwandeln, um den weltweiten Verbrauch fossiler Brennstoffe, insbesondere Rohöl, zu senken. Biokraftstoff verbrennt sauberer als fossile Brennstoffe und setzt weniger Schadstoffe und Treibhausgase, einschließlich Kohlendioxid, in die Atmosphäre frei.

Ein Großteil der weltweiten Biokraftstoffe stammt aus Nahrungspflanzen wie Weizen, Mais, Sojabohnen und Zuckerrohr. Die von diesen Anlagen erzeugte Energie wird als Biokraftstoff der „ersten Generation“ bezeichnet. Wie sich herausstellt, halten diese Biokraftstoff-Pioniere nicht mehr das Versprechen, das sie einst hatten. Zum einen konkurrieren einige Biokraftstoffpflanzen der ersten Generation, insbesondere Mais, mit Nahrungspflanzen um Land und Wasser. Das US-Landwirtschaftsministerium sagt, dass Raffinerien, die Ethanol aus Mais entwickeln, jedes Jahr etwa 40 Prozent der Maisernte verbrauchen [Quelle: Blas ]. Im Jahr 2009 gingen 25 Prozent aller Mais- und Getreideernten in den USA nicht in die Lebensmittelproduktion, sondern in die Produktion von Biokraftstoff [Quelle: Vidal ].

Ein solcher Pflanzenkonsum kann viele Probleme verursachen, darunter höhere Lebensmittelpreise und Entwaldung. Darüber hinaus können die Kosten für die Umwandlung und Verwendung von Nahrungspflanzen als Brennstoffquelle hoch sein. Denn Raffinerien können nur kleine Teile der Pflanze für die Biokraftstoffproduktion nutzen, wie zum Beispiel ihren Öl-, Zucker- und Stärkegehalt. Diese Ineffizienz macht Biokraftstoffe der ersten Generation weniger umweltfreundlich. Darüber hinaus gehen Experten inzwischen davon aus, dass Biokraftstoffe Erdöl als Energieträger der Wahl nie vollständig ersetzen werden. Kurz gesagt, die Produktion von Biokraftstoffen ist ineffizient und in vielerlei Hinsicht ökologisch und wirtschaftlich unzuverlässig [Quellen: Weltbank ; Tägliche Wissenschaft ].

Aber die Zukunft von Biokraftstoffen als alternative Energiequelle ist möglicherweise nicht so düster wie einst angenommen. Dank Miscanthusgras und anderen Biokraftstoffpflanzen der „zweiten Generation“ war das Potenzial, die Abhängigkeit der Welt von ausländischem Öl zu verringern, größer als je zuvor.

Der Sommer 2012 war in weiten Teilen der Vereinigten Staaten heiß und trocken, insbesondere im Mittleren Westen, Amerikas Kornkammer. Trockene Bedingungen ließen Mais und andere Getreidekulturen verdorren, was die Preise in die Höhe trieb und eine ohnehin schwache Wirtschaft belastete.

Die historische Dürre , die schlimmste seit 50 Jahren, hat die Grenzen von Biokraftstoff-Rohstoffen der ersten Generation deutlich gemacht. Als die Lebensmittelpreise in die Höhe schossen, begannen Landwirte, Bürokraten und Politiker darüber zu debattieren, ob es sinnvoll wäre, Nahrungsmittel für die Produktion von Biokraftstoffen umzuleiten. Es war eine Szene, die sich in einer zunehmend heißen, trockenen und hungrigen Welt abspielte. Das Problem wurde so schlimm, dass Nahrungsmittelhilfegruppen und die Vereinten Nationen anfingen, die Regierungen aufzufordern, die Auflagen für die Produktion von Biokraftstoffen zu streichen, um mehr Nahrungsmittelproduktion zu ermöglichen. Die UN sagte, dass die Länder ihre Biokraftstoffpolitik überdenken sollten, wenn die Welt mit Nahrungsmittelknappheit konfrontiert ist [Quelle: Blas ].

Die Herstellung von Ethanol und Biodiesel aus Rohstoffen trägt nicht nur zu einer Nahrungsmittelkrise bei, sondern ist auch nicht so umwelt- und wirtschaftsfreundlich, wie Sie vielleicht denken. Biokraftstoffe der ersten Generation werden aus Zucker und Stärke hergestellt, die von Hefe leicht verdaut werden. Wenn Raffinerien jeden Maiskolben in Ethanol verwandeln würden, würde dies nur 12 Prozent der Benzinversorgung ersetzen [Quelle: Brune ].

Darüber hinaus verwenden Landwirte große Mengen an fossilen Brennstoffen, Wasser und Düngemitteln, um Rohstoffe der ersten Generation anzubauen und zu Biokraftstoff zu verarbeiten. Der Anbau- und Herstellungsprozess, der beispielsweise Mais in Ethanol verwandelt, erzeugt nur 15 Prozent weniger Treibhausgase als Benzin [Quelle: Tilman und Hill ].

Glücklicherweise wartet eine neue Generation darauf, einzuspringen. Im Gegensatz zu Biokraftstoffen aus Mais, Sojabohnen oder anderen Rohstoffen der ersten Generation werden Biokraftstoffe der zweiten Generation aus Pflanzen hergestellt, die niemand essen möchte. Obwohl es ein schwieriger Prozess ist, die Abfallprodukte von Pflanzen wie Maisstängel, Stengel, Blätter, Schalen und Holzspäne in Biokraftstoff umzuwandeln, sind die potenziellen Vorteile enorm. Die Technologie der zweiten Generation kann viel mehr Kraftstoff erzeugen als Biokraftstoffe der ersten Generation, wobei die Nahrungsmittelversorgung und die Umwelt nur minimal beeinträchtigt werden.

Wachsende grüne Jobs

Laut der Biotechnology Industry Association wird die Biokraftstoffindustrie bis 2022 190.000 Arbeitsplätze in den Vereinigten Staaten schaffen. Darüber hinaus könnte die Produktion von Biokraftstoffen die US-Erdölimporte in 12 Jahren um 70 Milliarden Dollar reduzieren [Quelle: Biotechnology Industry Association ].

Miscanthus ist ein großartiges Beispiel für eine Biokraftstoffpflanze der zweiten Generation . Das Gras wächst schnell, ist trockenheitsresistent und gedeiht auf mageren Böden, die nicht für Nahrungspflanzen verwendet werden können. Miscanthus ist im Gegensatz zu Mais und Getreide eine Staude. Landwirte müssen ihn nur einmal pflanzen und er kommt Jahr für Jahr wieder. Darüber hinaus benötigen Miscanthus und andere Nutzpflanzen der zweiten Generation weitaus weniger Düngemittel und Anbau als Nutzpflanzen der ersten Generation, was sich in einer geringeren Umweltzerstörung und einem geringeren Energieverbrauch niederschlägt.

In Sampson County hofft Chemtex, dass lokale Landwirte im Frühjahr 2013 Miscanthus pflanzen werden, damit das Unternehmen genug Gras hat, um seine Raffinerie zu füttern, wenn sie ein Jahr später eröffnet wird. Chemtex hat bereits eine Vereinbarung mit Gulf Oil über den Kauf des gesamten von der Raffinerie produzierten Ethanols unterzeichnet. Das Unternehmen wird seine Anlage auf 166 Morgen errichten. Es sollte 300 Mitarbeiter beschäftigen [Quelle: Ramsey ].

Die Miscanthusfelder werden nicht um Land konkurrieren, das Mais- und Sojabauern nutzen. Staatsbeamte haben bereits 100.000 Acres in einer Region mit drei Landkreisen, einschließlich Sampson County, identifiziert, die Landwirte als Ackerland für Biokulturen nutzen können. Ein Teil dieser Fläche ist bestenfalls Randland. Ein Teil davon ist sandig und würde den Anbau von Miscanthus und anderen Biokraftstoffpflanzen der zweiten Generation erleichtern. Schweinezüchter nutzen bereits einige dieser Hektar als Sprühfelder für Schweineabfälle [Quelle: Ramsey ].

Während die Produktion von Biokraftstoffen der zweiten Generation die Antwort auf unsere Energie- und Umweltprobleme zu sein scheint, ist die Situation viel komplizierter. Derzeit ist der Prozess zur Umwandlung von Pflanzen der zweiten Generation in Biokraftstoff teurer als die Herstellung von Biokraftstoff der ersten Generation. Das liegt daran, dass die Herstellung von Biokraftstoff aus Biokraftstoffpflanzen der zweiten Generation viel mehr Energie erfordert als aus Rohstoffen der ersten Generation. Infolgedessen suchen Wissenschaftler verzweifelt nach neueren und kostengünstigeren Wegen, um Biokulturen der zweiten Generation in Biokraftstoff umzuwandeln.

Effizienz und Produktionskapazität sind zwei weitere Probleme, die Wissenschaftler überwinden müssen. Eine kürzlich durchgeführte Studie legt nahe, dass nur einer von neun Biokraftstoffen der zweiten Generation weniger Treibhausgase in die Luft ausstößt als fossile Kraftstoffe. Darüber hinaus sind viele Experten nicht so sicher, ob Biokraftstoffe der zweiten Generation genug Kraftstoff liefern können, um die Autos der Welt anzutreiben [Quelle: Birdlife International ].

Obwohl diese anderen Probleme bestehen, sind Wissenschaftler und Ingenieure zuversichtlich, dass sie Biokraftstoffe der zweiten Generation zum Funktionieren bringen können. Es wird nicht erwartet, dass sie erst in einigen Jahren kommerziell rentabel werden, aber Experten sagen voraus, dass die neue Generation die beste Antwort ist, um die Energie- und Umweltprobleme unserer Welt zu lösen.

Ich habe zahlreiche Artikel über erneuerbare Energiequellen geschrieben, einschließlich Biokraftstoffe. Während dieser Zeit bin ich zu der Überzeugung gelangt, dass keine einzige Energiequelle unseren Durst nach fossilen Brennstoffen stillen kann. Stattdessen bietet eine Kombination von Quellen, von Sonnenenergie über Windenergie bis hin zu Kraftstoff aus Pflanzen, die beste Alternative, um die Welt vor dem von uns Menschen verursachten Klimawandel zu retten. Es wird einige Zeit dauern, bis die Kosten für die Produktion von Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien gesenkt werden, damit sie erschwinglich werden. Ich bin ermutigt, dass Wissenschaftler auf der ganzen Welt an dem Problem arbeiten.

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Quellen