Wie man Biokraftstoffe nutzt

Biokraftstoffe – das Wort scheint magisch. Es erinnert an singende Vögel, klaren blauen Himmel und globales Glück. Irgendwie können wir Pflanzen und anderes organisches Material in etwas verwandeln, das unsere Autos antreibt und gleichzeitig den Planeten rettet.

Aber es ist überhaupt keine Magie. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was Biokraftstoffe sind, was sie nicht sind und wie sie aus Biomasse (d. h. organischem Material von Pflanzen und Tieren) gewonnen werden. Wir werden auch über die Versprechungen und Kompromisse der wichtigsten Arten von Biokraftstoffen sprechen.

Zunächst einmal, was sind Biokraftstoffe? Nach Angaben des US-Energieministeriums (DOE) handelt es sich um erneuerbare feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe, die aus Pflanzen und organischem Material entwickelt werden und zu Kraftstoff verarbeitet werden können, um unsere Autos und SUVs anzutreiben, unsere Wohnräume zu heizen oder Maschinen zu betreiben. Erneuerbar in diesem Sinne bedeutet, dass wir die Ressourcen zur Herstellung des Brennstoffs aus etwas erhalten, das wir in relativ kurzer Zeit leicht wieder auffüllen können – wie Pflanzen. Obwohl Öl und Erdgas auch aus Pflanzen stammen, sind diese nicht erneuerbar, da es Millionen von Jahren dauern würde, unseren Vorrat an diesen fossilen Brennstoffen aufzufrischen.

Seit Jahrzehnten haben Hausbesitzer die Möglichkeit, feste Brennstoffe wie Holz oder Maispellets zu verwenden – obwohl dies in letzter Zeit immer beliebter geworden ist, um die starken Schwankungen der Heizölpreise auszugleichen . Für Transportzwecke sind die heute mit Abstand am häufigsten verwendeten Biokraftstoffe Ethanol (eine Form von Alkohol, die aus Stärke oder Zucker hergestellt wird) und Biodiesel (ein Kraftstoff auf der Basis von Öl, Fetten oder Fetten).

Die Verfolgung der Biokraftstoffproduktion ist aufgrund der vielen Methoden, die zu ihrer Herstellung verwendet werden, noch keine exakte Wissenschaft, aber die Daten für die Gesamtproduktion und den Verbrauch von Biodiesel und Ethanol sind zuverlässig. Nach einem leichten Rückgang Mitte der 1990er Jahre befindet sich die Ethanolproduktion in den Vereinigten Staaten auf einem Allzeithoch. Laut dem National Biodiesel Board, einem amerikanischen Industrieverband, ist die Biodieselproduktion in den Vereinigten Staaten von 2 Millionen Gallonen im Jahr 2002 auf 700 Millionen Gallonen im Jahr 2008 sprunghaft angestiegen.

Sicher, alternative Kraftstoffe können sehr nützlich sein, aber wie wandeln sie Biomasse tatsächlich in etwas Verwertbares um?

Ethanol, manchmal auch als Getreidealkohol bekannt, wird durch Fermentieren von Pflanzenmaterial hergestellt. Traditionell bedeutet dies, den verzehrbaren Teil der Feldfrüchte, insbesondere von Mais oder Zuckerrohr, zu fermentieren.

Ein großer Nachteil davon ist, dass es in die Nahrungsversorgung von Menschen und Vieh eingreift. Neue Forschungen konzentrieren sich stattdessen auf die Verwendung von zellulosehaltiger Biomasse , die aus Pflanzenteilen besteht, die nicht der Nahrung dienen, wie Maisstängeln]. Der Prozess beinhaltet die Umwandlung des Pflanzenmaterials in Glukose, die dann wie jeder andere Zucker fermentiert werden kann, um Ethanol zu produzieren . Lignin, ein Nebenprodukt des Prozesses, wird verbrannt, um Energie bereitzustellen, um den Prozess abzuschließen.

Während er in reiner Form als Kraftstoff verwendet werden kann, wird Biodiesel in der Regel mit Benzin kombiniert. Alle benzinbetriebenen Fahrzeuge können leicht verfügbares Gasohol , eine Mischung aus 90 Prozent Benzin und 10 Prozent Ethanol, aufnehmen. Flex-Fuel-Fahrzeuge können auch den sogenannten E85-Kraftstoff verwenden , eine Mischung aus 85 Prozent Ethanol und 15 Prozent Benzin.

Im Gegensatz zu Ethanol hat Biodiesel in den Vereinigten Staaten erst seit etwa 2005 Fuß gefasst. Die Wissenschaft dahinter ist auch viel neuer und etwas komplexer. Die meisten Verfahren zur Herstellung von Biodiesel in den USA beginnen mit Sojaöl oder gebrauchtem Pflanzenöl, obwohl auch andere Öle und sogar Algen verwendet werden können.

Nach Angaben des National Sustainable Agricultural Information Service wird das Öl mit einem Alkohol, normalerweise Methanol oder sogar Ethanol, kombiniert. Ein Katalysator wie Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid (Lauge) wird verwendet, um den als Umesterung bezeichneten Prozess zu starten , der den Biodiesel produziert, wobei Glycerin als Nebenprodukt entsteht.

Wie Ethanol wird Biodiesel normalerweise mit erdölbasiertem Kraftstoff kombiniert, was den Einsatz in allen Dieselfahrzeugen ermöglicht. Die gebräuchlichste Mischung heißt B20 und spiegelt eine Mischung aus 20 Prozent Biodiesel und 80 Prozent Mineralöldiesel wider. Modifizierte Fahrzeuge können B100 oder 100 Prozent Biodiesel verwenden, um sie auf der Straße anzutreiben.

Ethanol und Biodiesel sind zwei Kraftstoffe, denen viel Ruhm zuteil wird, aber das Bild von Biokraftstoffen hat noch viel mehr zu bieten. Im nächsten Abschnitt werden wir einige andere Biokraftstoffoptionen untersuchen.

Herstellung von Biodiesel aus gebrauchtem Pflanzenöl

Sie möchten sich von der Tankstelle verabschieden? Schließen Sie sich der wachsenden Legion von Menschen an, die zu Hause Biodiesel aus gebrauchtem Pflanzenöl herstellen. Sie benötigen Methanol, einen starken Katalysator (Lauge funktioniert) und viele Sicherheitsvorkehrungen. Die Vorräte sind leicht verfügbar. Literatur zu diesem Vorgang ist im Überfluss vorhanden, also informieren Sie sich, kaufen Sie Ihre Vorräte, seien Sie vorsichtig und bereiten Sie sich darauf vor, Ihre Kraftstoffunabhängigkeit zu erklären.

Biokraftstoffe sind nicht auf unsere Autos und Lastwagen beschränkt . In diesem Abschnitt werfen wir einen Blick auf einige neue Möglichkeiten, wie Biokraftstoffe in unser Leben kommen.

Seit Anbeginn der Zeit versammeln sich Menschen um Holzfeuer. Holz ist leicht zu verarbeiten, leicht zu verbrennen und leicht zu ersetzen (zumindest bei richtigem Ressourcenmanagement). Was heute anders ist, ist die Entwicklung einer breiten Palette von Pellets zur Beschickung von Holzöfen. Diese Öfen werden auch beim Verbrennen des Zeugs viel effizienter. Das US-Energieministerium berichtet, dass ein 42.000-Btu-Pelletofen ein 1.300 Quadratfuß großes Haus heizen kann – diese Einheiten produzieren sogar weniger Umweltverschmutzung und haben einen geringeren Wartungsaufwand. Während Holzpellets aus gepresstem Sägemehl am häufigsten verwendet werden, können einige Öfen auch Brennstoff aus Mais, Altpapier, Nussschalen und sogar getrockneten Kirschkernen verwenden.

Eine etwas weniger bekannte Technologie nimmt feste Abfälle wie Viehdung oder Siedlungsabfälle und fängt die Gase ein, die als Teil des natürlichen anaeroben Zersetzungsprozesses freigesetzt werden. Dieses Biogas enthält viel Methan, das als Brennstoff verwendet werden kann. Ein Briefing des gemeinnützigen Environmental and Energy Study Institute aus dem Jahr 2010 berichtete, dass in den Vereinigten Staaten 151 anaerobe Fermenter (Anlagen, die das Biogas aus der Zersetzung auffangen) in Betrieb waren, die alle tierische Abfälle als Ausgangsmaterial verwendeten.

Während viele Abfallbehandlungsanlagen das Biogas traditionell verbrennen, wird es zunehmend als ein weiteres potenzielles Teil im Energiepuzzle erkannt, während wir uns bemühen, eine dauerhaftere Energielösung zu finden.

Viele der derzeit in der Entwicklung befindlichen Technologien zur Unterstützung der Einführung von Biokraftstoffen sind in vollem Gange, aber können sie der Umwelt wirklich helfen und eine realistische Lösung für unseren Energiebedarf bieten? Wie wird es uns helfen? Darauf gehen wir im letzten Abschnitt ein.

Für Energielösungen gilt heute eine hohe Messlatte: Sie müssen effizienter sein und den Planeten retten. Können Biokraftstoffe wirklich den Tag retten? Wie Sie vielleicht erwarten, gibt es keine einfache Antwort, und letztendlich sind sie nur ein Teil in einem viel größeren Energiepuzzle.

Aus ökologischer Sicht trägt die Verwendung von Biokraftstoffen weder zum Kohlendioxid in der Atmosphäre noch zur globalen Erwärmung bei. Pflanzen nehmen Kohlenstoff auf, wenn sie wachsen, und geben ihn wieder ab, wenn sie in Energie umgewandelt werden. Ebenso verbrauchen Tiere Pflanzen, die sie (unter anderem) in Fette und Abfälle umwandeln, sodass der Kohlenstoff aus den Pflanzen wieder freigesetzt wird, wenn diese Produkte in Energie umgewandelt werden.

Kohlenstoff ist seit Millionen von Jahren in Kohle und anderen fossilen Brennstoffen eingeschlossen und bleibt dort, bis wir ihn zum Verbrennen aus dem Boden ziehen. Während der Kohlenstoff in diesen Brennstoffen einst die Luft erfüllte, war er nicht Teil des aktuellen Jahreszyklus der Atmosphäre.

Aus politischer Sicht bedeutet die Nutzung der im eigenen Land vorhandenen Ressourcen eine geringere Abhängigkeit von ausländischen Ressourcen wie Erdöl. Einen Teil des Bedarfs an dieser Energie mit erneuerbaren Biokraftstoffen zu Hause zu decken, könnte einen großen Beitrag zum Abbau internationaler Spannungen leisten.

Biokraftstoffe sind auch insofern von Vorteil für die Wirtschaft, als die heimische Natur der Ressourcen, die zu ihrer Nutzung erforderlich sind, in lokalen land- und forstwirtschaftlichen Regionen liegt.

Bis heute ist keine einzige Brennstoffquelle – ob Biobrennstoff, fossile Brennstoffe, Wind , Sonne oder Kernkraft – in der Lage, unseren gesamten Energiebedarf zu decken. Fortschritte in der Technologie machen es jedoch schnell einfacher, Biokraftstoffe nutzbar zu machen und ihre Entwicklung zu ermöglichen, um zu einer besseren Zukunft beizutragen.