Biogas, Biodiesel und Bioethanol als umweltschonende Energieträger

Energiepflanzen, die zunehmend für die Biogasproduktion genutzt werden, wurden früher hauptsächlich zur Nahrungsmittel- und Futtermittelproduktion für Mensch und für Tier genutzt. Für die Biogasproduktion verändern sich die Anforderungen an die Qualität und Zusammensetzung. Auch Mais wurde früher hauptsächlich als Nahrungs- und Futtermittel genutzt, heute zusätzlich in bedeutendem Maße zur Gewinnung von Bioenergie.

Biogasproduktion aus Mais und Getreide

In Deutschland werden zunehmend nachwachsende Rohstoffe (wie Grassilage, andere Silagen, Mais, Getreide und Zuckerrüben) zur Produktion von Biogas eingesetzt. Mais in Form von Maissilage, einer Silage aus der ganzen Maispflanze, ist bislang die am häufigsten eingesetzte Energiepflanze, um Biogas zu produzieren. Nicht zuletzt wegen seiner hohen Energieerträge pro Hektar Anbaufläche ist Mais ein ideales Substrat für den Fermenter einer Biogasanlage.

Auch Getreideschrot wird als Inputmaterial benutzt. Mit dem Einsatz von Getreide kann eine flexible Steuerung der Biogasproduktion ermöglicht werden. Im Vergleich zum Mais kann der hohe Proteinanteil im Getreide zu Problemen durch Schaumbildung führen. In diesem Schaum kann sich sehr schnell giftiger und korrosiver Schwefelwasserstoff bilden, der die Biogasanlage beschädigen kann. Hohe Schaumbildung kann daher zu teuren Ausfallzeiten durch Reparaturen führen und zieht einen erhöhten Personaleinsatz durch verstärkte Kontroll- und Wartungsarbeiten nach sich.

Raps für die Biodieselproduktion

Biodiesel wird hauptsächlich aus Raps hergestellt. Heutzutage gibt es hierfür spezielles Rapssaatgut, das sich bestens für die Kraftstoffproduktion eignet. Die Zusammensetzung von Rapsöl muss spezifische Qualitätsanforderungen erfüllen, die in der Norm für Methylester als Brennstoffe für Dieselmotoren [2,6] enthalten sind.

Pflanzenöle können durch mechanische und chemische Extraktion gewonnen werden. Die Zerkleinerung von Samen ist eine traditionelle Art der Herstellung von Ölen. Hierfür können verschiedenen Arten von Pressen benutzt werden. Die chemische Extraktion ist eine moderne Art, pflanzliche Öle unter Verwendung von Lösungsmittelextrakten wie Hexan zu erhalten. In diesem Verfahren werden zum Beispiel Rückstände, die nach dem Pressen übrig geblieben sind, einer Lösungsmittelextraktion unterworfen. Einige kleinere Pflanzen sind anspruchsvolle Druckpflanzen, bei denen man Pflanzenöl herstellt, ohne die Lösungsmittelextraktion anzuwenden.

Nutzung von Biokraftstoffen und Gesetzgebung

Der Einsatz von Biokraftstoffen in Deutschland ist maßgeblich durch EU-Richtlinien geregelt. Hiernach sollen bis 2020 zehn Prozent der Transportkraftstoffe der Mitgliedsstaaten aus erneuerbaren Energiequellen kommen und die Treibhausgasintensität der Kraftstoffe sechs Prozent weniger als 2010 betragen. Um als nachhaltig zu gelten, müssen Biokraftstoffe laut EU-Kriterien im Vergleich zu fossilen Brennstoffen momentan 50 Prozent Treibhausgasemissionen im Vergleich zu fossilen Energieträgern einsparen, ab dem kommenden Jahr sogar 60 Prozent. Außerdem dürfen für ihren Anbau keine Feuchtgebiete, Wälder oder Flächen mit einer großen Artenvielfalt zerstört werden, da hierdurch deren Funktion als Grüne Lunge (Bindung des CO₂) verloren ginge.

In Deutschland wurde im Zuge dieser EU-Gesetzgebung zum 1. Januar 2015 die vorher geltende Biokraftstoffquote durch eine Treibhausgasquote ersetzt. 2017 müssen hiernach vier Prozent der durch Kraftstoffverbrauch emittierten Treibhausgase eingespart werden, ab 2020 sollen es sechs Prozent sein.

Im Transportsektor unterscheidet man die Biokraftstoffe Biodiesel und Bioethanol. Biodiesel wird aus Pflanzenölen gewonnen und als Blend- oder Dieselersatz genommen. Bioethanol wird durch Vergärung und Destillation von Biomasse, zum Beispiel aus Mais- und Rapspflanzen, Getreide oder Zuckerrüben, gewonnen. Ein gutes Beispiel für den Kraftstoffmix ist E10-Benzin, das einen Bioethanolanteil von zehn Prozent enthält. Außer für den Fahrzeugantrieb können Biokraftstoffe auch zum Heizen und zur Stromerzeugung genutzt werden.