{"id":27061,"date":"2015-07-16T02:30:25","date_gmt":"2015-07-16T00:30:25","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fverfahrenstechnologie%2Fbio-kerosin-aus-bagasse-neues-verfahren-zur-produktion-von-bio-kerosin.html"},"modified":"2015-07-15T15:38:52","modified_gmt":"2015-07-15T13:38:52","slug":"bio-kerosin-aus-bagasse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bio-kerosin-aus-bagasse\/","title":{"rendered":"Bio-Kerosin aus Bagasse"},"content":{"rendered":"

Durch ein neues Produktionsverfahren kann k\u00fcnftig aus Abf\u00e4llen und Resten der Zuckerrohr-Verarbeitung Bio-Kerosin hergestellt werden. Dieser kann technisch mit konventionellem, fossilem Kerosin mithalten und hat einen gewaltigen Vorteil. Es verursacht 80% weniger Treibhausgasemissionen.<\/strong><\/p>\n

Die ersten Zulassungsverfahren sind abgeschlossen, die ersten Jungfernfl\u00fcge absolviert. Beginnt nun bald die Zeit des Bio-Kerosins? In Zeiten des Klimawandels eine berechtigte Frage. Zwar ist der Anteil am weltweiten Aussto\u00df mit rund 3 % verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig gering und das Thema Biokraftstoff ein Thema, das in der \u00f6ffentlichen Wahrnehmung vor allem die Gem\u00fcter von PKW- und LKW-Fahrern erhitzt, dennoch wird in der Luftfahrtbranche seit Jahren daran gearbeitet, Flugzeugtanks mit Treibstoffen auf pflanzlicher Basis zu f\u00fcllen.<\/p>\n

W\u00e4hrend Gegenwind bekanntlich das Abheben erleichtert, m\u00fcssen sich Forscher, Entwickler und Produzenten von pflanzenbasierten Luftfahrttreibstoffen genau diesem stellen. Sie m\u00fcssen beweisen, dass ihr Produkt\u00a0 mit konventionellem, fossilem Kerosin in puncto Sicherheit und Kosten mithalten und in puncto Nachhaltigkeit \u00fcbertreffen kann. R\u00fcckenwind erh\u00e4lt die Branche nun durch die Arbeit eines Forscherteams, das ein neues Produktionsverfahren entwickelt hat, mit dessen Hilfe aus \u00dcberresten und Abf\u00e4llen aus der Verarbeitung von Zuckerrohr (Saccharum officinarum<\/em>) regeneratives Bio-Kerosin gewonnen werden kann. Sprich, ein Biokraftstoff der zweiten Generation.<\/p>\n

Nachwehen der 1. Generation<\/h3>\n

Die Bef\u00fcrchtungen \u00e4hneln jenen, die 2010, ein Jahr vor der Einf\u00fchrung des Biokraftstoffs E10 im Januar 2011 laut wurden: Wie hoch ist die Energiedichte? Wie viel Kilometer kann ich mit einem Liter zur\u00fccklegen? Schadet der Treibstoff wom\u00f6glich Tank, Motor und Innenleben?\u00a0 Landen nicht wertvolle Nutzpflanzen nun im Tank statt auf dem Teller?<\/p>\n

Zugegeben: Es sind zum Teil die Nachwehen der Debatte rund um die Biokraftstoffe der ersten Generation, welche Skepsis an der Idee des Bio-Kerosins n\u00e4hren. Doch so wie der starke Gegenwind damals die Einf\u00fchrung erschwerte, so gekonnt stellen sich diesem die Entwickler des neuen Produktionsverfahrens. Allen voran: Alexis Bell, Hauptautor der Studie.<\/p>\n

Hohe Anforderungen f\u00fcr Bio-Kerosin<\/h3>\n

\u201eTreibstoffe f\u00fcr die Luftfahrt\u00a0 m\u00fcssen frei von Sauerstoffmolek\u00fclen sein,\u00a0 den richtigen Siedepunkt besitzen und d\u00fcrfen bei extrem kalten Temperaturen in der Stratosph\u00e4re, unterhalb von -30 \u00b0C, nicht gefrieren. Es d\u00fcrfen sich weder Mikroorganismen im Tank bilden noch R\u00fcckst\u00e4nde beim Verbrennen entstehen, die sich wom\u00f6glich an Bauteilen ablagern. Nicht zuletzt sollte der Treibstoff \u00e4u\u00dferst tr\u00e4ge sein, was chemische Reaktionen betrifft, um alle Bauteile, mit denen er in Ber\u00fchrung kommt vor Korrosion zu sch\u00fctzen\u201c, gibt Bell zu bedenken.<\/p>\n

Noch \u00fcberwiegen die Vollkosten<\/h3>\n

\u201ePflanzenbasierte Kraftstoffe f\u00fcr die Luftfahrt, wie z.B. Farnesan, k\u00f6nnen hier noch nicht mithalten. Erst\u00a0 unser Prozess macht\u00a0 es m\u00f6glich, einen vollwertigen und hochwertigen Biokraftstoff f\u00fcr Flugzeuge herzustellen\u201c, erkl\u00e4rt Bell. Doch zu welchem Preis?<\/p>\n

\u00dcber konkrete Kosten k\u00f6nnen Bell und seine Kollegen noch nicht sprechen, ihnen ging es in erster Linie um den sogenannten \u201eproof of concept\u201c, den Beweis, dass ihre Methode funktioniert. In weiteren Schritten muss diese f\u00fcr die gro\u00dftechnische Produktion angepasst werden und k\u00f6nnen konkrete Kosten benannt werden. Dennoch: Der Verweis auf die Vollkosten in ihrer Studie – dass also nicht nur die Produktionskosten in den Blick genommen d\u00fcrfen, sondern auch der \u00f6kologische und nachhaltige Nutzen – l\u00e4sst vermuten, dass der neue Bio-Kraftstoff zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht ganz billig sein d\u00fcrfte. Doch geht es jetzt genau noch nicht darum, wie die Forscher betonen. Sie sto\u00dfen eine T\u00fcr auf und schaffen Raum f\u00fcr neue M\u00f6glichkeiten.<\/p>\n

T\u00fccken des Bio-Kerosins<\/h3>\n

Tats\u00e4chlich: Der 2014 von der Zulassungsbeh\u00f6rde ASTM International zugelassene Spezialtreibstoff Farnesan hat seine T\u00fccken, wie Dr. Alexander Zschocke, Senior Manager Aviation Biofules bei der Lufthansa zu bedenken gibt: \u201eKonventionelles Kerosin besteht aus Kohlenstoffwasserstoffketten verschiedener L\u00e4ngen, Farnesan aber lediglich aus C-15-Ketten. Sprich aus 15 Kohlenstoffmolek\u00fclen. Deswegen verbrennt reines Farnesan ung\u00fcnstiger als Kerosin.\u201c<\/p>\n

Ben\u00f6tigt werden ringf\u00f6rmige Kohlenwasserstoff-Verbindungen<\/h3>\n

Es spielt jedoch nicht nur die L\u00e4nge der Kohlenwasserstoffkette eine Rolle, sondern auch ihre Form. Anders als Farnesan besteht Kerosin aus ringf\u00f6rmigen Kohlenwasserstoff-Ketten (Cycloalkane). Sie sind reaktionstr\u00e4ge und schonen deshalb die Dichtungen in den Triebwerken. Zschocke prognostiziert deshalb: \u201eBei reinem Farnesan w\u00fcrde es also \u00fcber kurz oder lang zu Lecks kommen.\u201c<\/p>\n

Sowohl was die L\u00e4nge als auch die Form betrifft, geben die Entwickler nun Entwarnung: Nicht nur, dass ihr Biokraftstoff ebenfalls aus Cycloalkanen besteht\u00a0 wie konventionelles Kerosin, er kann auch in unterschiedlichen L\u00e4nge hergestellt werden.<\/p>\n

Abf\u00e4lle und Reste als Ausgangsstoff<\/h3>\n

Ausgangsmaterial sind die faserigen \u00dcberreste und Abf\u00e4lle, die bei der Zuckerfabrikation entstehen: die Bagasse. Diese bleibt \u00fcbrig, nachdem der Zuckersaft aus dem Zuckerrohr herausgepresst wurde. Sie besteht zu 40 % bis 60 % aus Cellulose, zu 20 % bis 30 % aus Hemicellulose und zu etwa 20% aus Lignin.\u00a0 Zellfasern mit energiereichen Zuckermolek\u00fclen. Um diese f\u00fcr das Verfahren nutzbar zu machen, greifen die Entwickler auf die Dienste eines Bakteriums zur\u00fcck.\u00a0 Ein Bakterium, das wegen seiner F\u00e4higkeit, aus Zuckermolek\u00fclen Aceton, Butanol und Ethanol herstellen zu k\u00f6nnen, in der Biotechnologiebranche gesch\u00e4tzt und h\u00e4ufig eingesetzt wird: Clostridium acetobutylicum<\/em>. Nicht anders auch im neuen Verfahren.<\/p>\n

Schritt f\u00fcr Schritt zum Bio-Kerosin<\/h3>\n

Der komplexe Prozess l\u00e4uft kurz zusammengefasst wie folgt ab: Zun\u00e4chst werden die gewonnenen\u00a0 Acetone, Butanole und Ethanole genutzt, um Ketone herzustellen. Unter der Zugabe zweier Katalysatoren, Niob-Pentoxid (Nb2O5) und Magnesium-Aluminium-Oxid (MgAlO), gehen jene Verbindungen dann Kondensationsreaktionen ein, in denen sie sich zu Zwischenprodukten verbinden, sogenannte Dimer und Trimer. Zwischenprodukte auf dem Weg vom Monomer zu Polymer.<\/p>\n

Genau diese Zwischenprodukte, die Ketone, sind es, die das Besondere an dem Verfahren ausmachen, wie die Forscher betonen. Sie k\u00f6nnen beliebig zu unterschiedlich langen, ringf\u00f6rmigen Kohlenwasserstoffketten zusammengesetzt werden. Ausschlaggebend ist der sp\u00e4tere Verwendungszweck. So k\u00f6nnen nicht nur Bausteine f\u00fcr Bio-Kerosin produziert werden, sondern zum Beispiel auch f\u00fcr industrielle Basis-\u00d6le und Schmiermittel, die eine g\u00e4nzlich andere Struktur aufweisen.<\/p>\n

\u00dcber 80% weniger Treibhausgase<\/h3>\n

Mit Hilfe des neuen Verfahrens lie\u00dfe sich der Treibhausgasaussto\u00df von Flugzeugen um bis zu 81% im Vergleich zu fossilem Kerosin reduzieren, lauten die Berechnungen der Forscher. \u201eUm unsere Abh\u00e4ngigkeit vom Erd\u00f6l schrittweise zu reduzieren, f\u00fchrt kein Weg an Biokraftstoffen vorbei, weil Akkus oder Brennstoffzellen auf dem heutigen Stand nicht f\u00fcr den Einsatz geeignet sind\u201c, erkl\u00e4rt Corinne Scown, Koautorin und Kollegin von Bell. Scown weist darauf hin, dass f\u00fcr die Nutzung von Biokerosin n\u00e4mlich weder technische Umbauten noch Nachr\u00fcstungen an bestehenden Flotten erforderlich w\u00e4ren. Hinzukommt das hohe Gewicht. Ein entscheidender Kostenfaktor.<\/p>\n

Dem Vorteil, Biokraftstoffe ohne Weiteres in herk\u00f6mmlichen Motoren oder Turbinen einsetzen zu k\u00f6nnen, steht jedoch die Herausforderung auf der Anbieterseite gegen\u00fcber, die Produktionskapazit\u00e4ten auf die Beine zu stellen. Technologisch, mengenm\u00e4\u00dfig und preislich.<\/p>\n

Die Zuckerrohr-Raffinerie von Morgen<\/h3>\n

Den Forscher schwebt das Bild einer modernen Zuckerrohr-Raffinerie in Brasilien vor, in der je nach Nachfrage und Rentabilit\u00e4t eine Vielzahl von Produkten hergestellt werden kann: Zucker, Ethanol, Bio-Kerosin, Basis-\u00d6le und Schmierstoffe f\u00fcr die Industrie, nicht zuletzt W\u00e4rme und Elektrizit\u00e4t. All dies ist mit Hilfe des\u00a0 neuen Verfahrens m\u00f6glich, so die Forscher. Genau darin sehen sie auch einen Vorteil f\u00fcr die Betreiber der Bioraffinerien: \u201eDie Erweiterung der Produktpalette erlaubt es ihnen, ihre Risiken zu streuen, sich aus der Abh\u00e4ngigkeit eines einzigen Abnehmers zu befreien\u201c, erkl\u00e4rt Amit Gokhal, ein weiterer Koautor der Studie.<\/p>\n

N\u00e4chster Schritt: Pilotanlage<\/h3>\n

Auch mit Blick auf die \u201eTeller oder Tank\u201c Debatte, die das Thema Biokraftstoff seit seinen Anf\u00e4ngen \u00fcberschattet, sehen die Entwickler ihr Verfahren best\u00e4tigt: \u201eZuckerrohr ist als C4 Pflanze nicht nur besonders produktiv sondern zudem in der Lage, auf ziemlich kargen B\u00f6den zu wachsen. Somit bleibt mehr fruchtbarer Boden f\u00fcr den Anbau von anderen Nutz- und Nahrungspflanzen \u00fcbrig\u201c, erkl\u00e4rt Bell und f\u00e4hrt fort:\u00a0 \u201eKeine Frage: Um unsere Technologie kommerziell nutzbar zu machen, bedarf es finanzieller und politischer Unterst\u00fctzung und Anreize.\u201c Er und seine Kollegen erhoffen sich daher, mit ihrer Studie einen Weckruf an die Verantwortlichen und Entscheider zu richten. Der n\u00e4chste Schritt f\u00fcr sie lautet daher, eine Pilotanlage zu entwickeln, um das Verfahren im gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab zu testen.<\/p>\n

Bio-Kerosin in Deutschland<\/h3>\n

Auch hierzulande gibt es zahlreiche Bem\u00fchungen, NaWaRo, nachwachsende Rohstoffe, und verst\u00e4rkt Abfall- und Reststoffe in Raffinerien als Rohstoffbasis zu nutzen. Das Chemisch Biotechnologische Prozesszentrum (CPB) der Fraunhofer Gesellschaft in Leuna, die Demonstrationsanlage von Clariant in Straubing, die bioliq Pilotanlage am KIT in Karlsruhe sind nur drei Beispiele hierf\u00fcr. Cellulosereiche, getrocknete Restbiomasse, z.B. Stroh oder Restholz, aus der Land- und Forstwirtschaft wird dort als Rohstoff f\u00fcr Biokraftstoffe genutzt. Zwar ist Deutschland f\u00fchrend bei der Technologieentwicklung, jedoch holen andere L\u00e4nder rasant auf, wie das Beispiel beweist.<\/p>\n

Testfl\u00fcge haben begonnen<\/h3>\n

Die Frage, ob sich das neue Verfahren durchsetzen wird, h\u00e4ngt letztendlich aber nicht nur von der Realisierbarkeit allein ab, sondern auch davon, welche Art von Bio-Kerosin letztendlich von den Fluggesellschaften bevorzugt wird bzw. welche Mischung. Weltweit f\u00fchren Fluggesellschaften derzeit Testfl\u00fcge mit verschiedensten Bio-Kerosin-Sorten und -Rezepturen durch: Bio-Kerosin auf Algenbasis oder aus Abf\u00e4llen, aus pflanzlichen Reststoffen, Pflanzen\u00f6len oder tierischen Fetten. In Mixtur oder in Reinform. Aus Zuckerrohr, Restholz, Stroh oder Jatropha (Euphorbiaceae<\/em>), ein Wolfsmichgew\u00e4chs.<\/p>\n

Wohin geht die Reise?<\/h3>\n

Die Zusammensetzungen, mit denen die Flugzeuge derzeit auf ausgew\u00e4hlten Routen betankt werden, werden geh\u00fctet wie ein Gesch\u00e4ftsgeheimnis. Schlie\u00dflich ist Treibstoff einer der Hauptkosten- und Wettbewerbsfaktoren der Fluggesellschaften. Obwohl die Testphasen noch nicht abgeschlossen sind, kann zumindest festgehalten werden, dass sich der Luftfahrtsektor dem Thema Biokraftstoff angenommen hat. Bleibt also abzuwarten, wohin die Reise geht. Und mit welchem Treibstoff im Tank?<\/p>\n

Quelle:<\/strong> Bell, A. et al. (2015): Novel pathways for fuels and lubricants from biomass optimized using life-cycle greenhouse gas assessment. In: PNAS Vol. 112 (25), (30. April 2015), doi: 10.1073\/pnas.1508274112<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Durch ein neues Produktionsverfahren kann künftig aus Abfällen und Resten der Zuckerrohr-Verarbeitun…<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[846,2104,364,3130,1563,2440,50,22751],"class_list":["post-27061","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-american-society-for-testing-and-materials-astm","supplier-clariant-international-ag","supplier-energy-biosciences-institute","supplier-fraunhofer-institut-fuer-chemisch-biotechnologische-prozesse-cbp","supplier-karlsruher-institut-fuer-technologie-kit","supplier-lawrence-berkeley-national-laboratory","supplier-deutsche-lufthansa-ag","supplier-university-of-california-berkeley-uc-berkeley"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/27061","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=27061"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/27061\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27061"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27061"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27061"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=27061"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}