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Bioethanol (Alkohol)

Als Bioethanol wird Ethanol bezeichnet, das aus Biomasse hergestellt wurde. Bioethanol kann durch alkoholische Gärung aus verschiedenen Pflanzen und pflanzlichen Teilen erzeugt werden (meist ein Gärprozess von Naturprodukten mit anschließender mehrfacher Destillation). Das können zuckerhaltige Pflanzen wie Zuckerrüben und Zuckerrohr sein, stärkehaltige Pflanzen wie Getreide, Kartoffeln und Mais oder auch zellulosehaltige Rohstoffe, wie etwa Holz. In Deutschland werden hauptsächlich Futtergetreide und Zuckerrüben als Rohstoffe genutzt. Chemisch betrachtet sind Bioethanol und synthetisch erzeugtes Ethanol aus fossilen Energieträgern identisch.

Beim Herstellungsprozess werden Zucker und andere Kohlenhydrate durch Mikroorganismen mittels alkoholischer Gärung zu Alkohol und weiteren Stoffwechselprodukten umgebaut. Dieser Prozess läuft so lange, bis die verstoffwechselbare Biomasse verbraucht oder die maximal mögliche Alkoholkonzentration erreicht ist und die Mikroorganismen ihre Arbeit einstellen. 

Um den Alkohol aufzukonzentrieren, folgen anschließend mehrere Destillationsschritte. Im ersten Schritt werden ein Ethanol-Wasser-Gemisch und ein vom Alkohol befreiter Rückstand (Schlempe) voneinander getrennt. Im nächsten Schritt muss das Wasser abgetrennt werden. Damit Ethanol mit Benzin dauerhaft in Mischung bleibt, muss es eine Reinheit zwischen 99,5 und 99,9 Vol.-% erreichen, was durch mehrfache Destillation geschieht. Da Ethanol leichter verdampft als Wasser, lässt sich das Gemisch auf diese Weise gut trennen. 

Neben Kohlenhydraten ist auch Zellulose ein weiterer potenzieller Rohstoff für die Produktion von Bioethanol. Zellulose ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und damit eine auf der Erde sehr häufig vorkommende organische Verbindung. Vor allem die Lignozellulose verholzter Pflanzen ist aufgrund der großen verfügbaren Mengen eine mögliche Energiequelle. Um daraus Bioethanol herstellen zu können, muss sie jedoch biochemisch in ihre einzelnen Zucker gespalten werden.

Bioethanol wird in Deutschland wie auch weltweit am häufigsten in Form von Biokraftstoff als Beimischkomponente zu Ottokraftstoff verwendet (E5 und E10 – wobei die Zahl den Anteil von Ethanol in Volumenprozent angibt). Laut DIN EN 228 ist eine Zugabe von Ethanol zum Ottokraftstoff in Deutschland bis zu 10 Vol.-% zulässig (E10). Das zugegebene Bioethanol muss dabei den Qualitätsanforderungen der DIN EN 15376 entsprechen. Im Fahrzeugbestand in Deutschland können rund 90% der Fahrzeuge mit Ottomotor E10 tanken, die Neufahrzeuge können es allesamt.

Bis Ende 2015 wurde auch E85 über ein recht flächendeckendes Netz in Europa und weiteren Ländern, wie Deutschland, Frankreich, Schweden und den USA, angeboten. Bis zum 31. Dezember 2015 war in Deutschland der Bioethanol-Anteil im Benzin nach dem Energiesteuergesetz von der Mineralölsteuer befreit. Seit dem 1. Januar 2016 wird jedoch der Ethanol-Anteil voll besteuert. Damit verliert der Kraftstoff seinen wirtschaftlichen Vorteil und wird am deutschen Markt von den Tankstellen verschwinden. Tanken können E85 nur Fahrzeuge, bei denen alle Materialien im Kraftstoffkreislauf (Tank, Kraftstoffpumpe, Kraftstoffleitungen, Einspritzventile) ethanoltauglich sind. Als reiner Kraftstoff (E100) ist Bioethanol in Deutschland nicht erhältlich, weil damit ein zuverlässiger Kaltstart bei niedrigen Temperaturen nicht gewährleistet werden kann.

Über die oben genannten Einsatzbereiche hinaus wird Bioethanol für die Erzeugung des Benzinadditivs Ethyl-Tertiär-Butylether (ETBE) genutzt. ETBE wird aus Bioethanol und Isobutylen synthetisiert. Aufgrund seiner hohen Oktanzahl und seines niedrigen Dampfdrucks ermöglicht das Additiv eine Reduktion von Benzinkomponenten, deren Herstellung energieintensiv ist. Gemäß der EU-Kraftstoffqualitätsrichtlinie kann ETBE bis zu einem Anteil von 22 Vol.-% beigemischt werden.