Bioethanol

1. : Allgemeine Darstellung Ethanol: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/315/5813/808

EnergiemixWelt

1. : (Science direct): L. Reijnders Conditions for the sustainability of biomass based fuel use Energy Policy Volume 34, Issue 7, May 2006, Pages 863-876
2. : Bioethanol aus Zellulose (2nd generation) für Motoren http://www.wilsoncenter.org/news/docs/bioethanol from cellulose.pdf
3. : Mustafa Balata, Havva Balata and Cahide Öz Progress in Bioethanol processing: (Science Direct): Progress in Energy and Combustion Science Volume 34, Issue 5, October 2008, Pages 551-573
4. : (Science direct): L. Reijnders Conditions for the sustainability of biomass based fuel use Energy Policy Volume 34, Issue 7, May 2006, Pages 863-876

Biotreibstoffe der 1. Generation i.e. Konkurrenten zur Nahrungsmittelproduktion

Zur Bioethanolproduktion bedarf es stärke- oder zuckerhaltiger Pflanzenfrüchte, beispielsweise Mais, Getreide, Zuckerrohr und Zuckerrüben. Die stärkehaltigen Ausgangsstoffe werden zuerst enzymatisch zur Glukose abgebaut. (Verdauungsprozess)

Danach erfolgt eine anerobe alkoholische Gärung durch die in der Hefe gebildete Enzyme. Dabei wird die Glukose zu Ethanol und Kohlendioxid gabgebaut mit folgendem energetischen Ergebnis: - 88 kJ/mol (2.1) Anschließend wird in einem Destillationsschritt aus dem Rohgemisch Ethanol erzeugt. Der verbleibende Destillationsrückstand ("Schlempe"), findet Verwendung als+ Futtermittel, Dünger oder Einsatzstoff in Biogasanlagen.

Energieausbeute

Zuckerrohr 70

Zuckerrübe 110

Suesskartoffel 125

Kartoffel 110

Maniok 180

Mais 360

Reis 430

Gerste 250

Weizen 340

Sweet sorghum 60

Bagasse (Maische und sonstige zellulosehaltiges Material) 280

Quelle: Ref. Nr. 3

Wie hier deutlich wird, ist die Biomasse der zweiten Generation bei weitem besser.

Wirtschaftlichkeitsanalyse

http://www.envirovaluation.org/index.php/2008/05/21/techno_economic_evaluation_of_bioethanol

Kaskadische Nutzung

1. Ethanolrückstand ist Grundlage für Biogas

2006 wurden weltweit 50 Mrd. Liter Ethanol produziert.

Weltgrösste Ethanolproduzenten

1. Brasilien mit 18,3 Mrd. Liter
2. USA mit 17,5 Mrd Liter die größten Ethanolproduzenten. i.e. 70 % des Weltmarkts.

Ethanol in der EU 2006

Biosprit der 2. Generation und der Wald

Die Nutzung von Waldholz zur stofflichen oder energetischen Verwertung muss im Rahmen einer nachhaltigen Waldbewirtschaftung erfolgen. Dabei darf die maximale Holzmenge, die dem Wald entnommen wird, den jährlichen Zuwachs, der bei etwa 3,5 - 4 % des Bestands liegt, nicht überschreiten.

Biokraftstoffe der zweiten Generation werden mit Hilfe fortgeschrittener technischer Prozesse aus lignozellulosehaltigem Biomasse-Rohmaterial gewonnen. Das bedeutet, die Stärke (Zucker) muss erst gelöst werden aus Grünabfälle und beispielsweise Reststoffe aus Holz oder Stroh, also Ausgangsmaterial, das keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion bedeutet. Grundsätzlich können dabei die ganze Pflanze genutzt und somit höhere Erträge erreicht werden. Zu den Biokraftstoffen der zweiten Generation gehören insbesondere die Bt L-Kraftstoffe aus der Fischer-Tropsch-Synthese.

Für die Herstellung von Fischer-Tropsch-Kraftstoffen aus Biomasse können verschiedene Biomassearten eingesetzt werden. Dabei kommen Grünabfalle und biogene Reststoffe, z.B. in Form von Waldrestholz oder Reststroh zum Einsatz.

Herstellungsverfahren

Das CHOREN-Verfahren

Das Carbo-V®-Verfahren der Firma CHOREN koppelt eine autotherme Niedertemperaturvergasung mit einer autothermen Flugstromvergasung. Die in der Niedertemperaturstufe erzeugten Produkte, Pyrolysegas und -koks, werden in der Flugstromvergasung unter Eindüsung hochreinen Sauerstoffs umgesetzt. Das aus der Vergasung resultierende, nahezu teer- und methanfreie Rohgas wird nach der Abtrennung von CO2 in einem Syntheseschritt zu Fischer-Tropsch- Kohlenwasserstoffen konvertiert.

Der Niedertemperaturvergaser wird zunächst mit lufttrockener Biomasse mit einem Wassergehalt zwischen 15 und 25 % beschickt. Diese wird bei 400 - 600°C durch pa rtielle Oxidation karbonisiert, d.h. in festen Kohlenstoff in Form von Biokoks und in ein teerhaltiges Gas, auch Schwelgas genannt, umgesetzt. Das Schwelgas wird im oberen Teil des folgenden zweistufigen Hochtemperaturvergasers bzw. Carbo-V®-Vergasers unter Eindüsung von Sauerstoff und Dampf bei 1.400 - 1.500 °C verbr annt und die resultierenden Gase als Vergasungsmittel für die im unteren Teil des Carbo-V®-Vergasers stattfindende Koksvergasung verwendet. Hierbei findet eine endotherme Reaktion des Biokoks mit Kohlendioxid und Wasserdampf statt, durch welche die Temperatur schlagartig auf 800 - 900°C absinkt und ein heizwer treiches Rohgas entsteht. Der Kohlenstoff wird dabei in Form von zu feinen Partikel zermahlenem Biokoks zugeführt. Die Asche fällt als flüssige Schlacke an und bildet eine schützende Schlackeschicht im Vergaser. Überflüssige Schlacke wird im unteren Teil des Carbo-V®-Vergasers aus dem System entfernt. Das entstandene Rohgas wird anschließend von Restkokspartikeln befreit, konditioniert und gereinigt. Die Restkokspartikel werden wieder dem Vergaser zugeführt und tragen zur Bildung der schützenden Schlackeschicht im Vergaser bei. Das gereinigte Synthesegas kann anschließend entweder als Brenngas zur Strom-, Dampf- und Wärmeerzeugung genutzt oder zur BtL?-Produktion verwendet werden.

Mittels Fischer-Tropsch-Synthese und anschließender Veredelung kann SunDiesel?® oder alternativ mittels Methanolsynthese Methanol produziert werden. Im Jahre 1998 wurde eine 1 MWth Pilotanlage in Freiberg in Betrieb genommen. In einem Zeitraum von drei Jahren wurden unterschiedliche Einsatzstoffe erprobt. Das produzierte Synthesegas wurde zur Methanol- bzw. Fischer-Tropsch-Synthese eingesetzt. Derzeit wird in Freiberg auch die weltweit erste kommerzielle BtL?-Anlage von CHOREN in Betrieb genommen. Die Anlage wird 15.000 t/a BtL?-Diesel produzieren. Der nächste Schritt, der Bau einer großindustriellen Anlage mit einer Kapazität von 200.000 t/a BtL?-Diesel bzw. SunDiesel?®, ist bereits geplant. Nach CHOREN könnte mit dem Bau der Anlage frühestens 2010 begonnen werden.

Das Bioliq®-Verfahren

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