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Biokraftstoffe der ersten Generation - Überblick

Erstellt am: 28.02.2010 | Stand des Wissens: 01.03.2023
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Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Biokraftstoffe lassen sich aus einer großen Anzahl biogener Rohstoffe herstellen, wobei eine Vielzahl an Umwandlungswegen möglich sind. Dennoch sind derzeit nicht alle technischen Möglichkeiten wirtschaftlich und befinden sich zum Teil noch im Entwicklungsstadium. Aufgrund dessen werden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Biokraftstofferzeugung in sogenannte Generationen unterteilt. Durch die zur Erzeugung eingesetzte nachwachsende Biomasse gelten Biokraftstoffe als erneuerbar.

Zu den Biokraftstoffen der ersten Generation gehören diejenigen Kraftstoffe, welche schon heute wirtschaftlich sind und daher unter anderem in Tankstellen (rein oder beigemischt) veräußert werden [WeSc17, S.570]. Sie machen somit den größten Anteil (über 99 Prozent) der heute hergestellten Biokraftstoffe aus. Die Biokraftstoffe der ersten Generation kommen bereits seit mehreren Jahrzehnten im Straßenverkehr zum Einsatz. Sie werden aus Stärke, Zucker oder Pflanzenölen gewonnen. Die dazu benötigte Biomasse wird extra für die Kraftstoffgewinnung angebaut [AdFe13, S. 128]. Es wird allerdings nur ein Teil der Anbaupflanzen in Kraftstoffe umgewandelt, der Rest wird als Futtermittel genutzt [UBA22a].
Aufgrund ähnlicher Parameter wie die der konventionellen Kraftstoffe lassen sich diese mit wenigen Modifikationen an der Motorentechnik durch Biokraftstoffe ersetzen. Dabei profitieren die flüssigen Biokraftstoffe zusätzlich von ihrer Kompatibilität mit der bestehenden Tankstelleninfrastruktur. Da für die Biokraftstoffe der ersten Generation nur ein geringer Teil der Pflanze für die Kraftstoffgewinnung nutzbar ist, sind die zu erwartenden Erträge pro Hektar trotz oftmals hohem Düngemitteleinsatz eher gering. Dieser setzt das Treibhausgas N2O (Lachgas) frei, dessen Treibhausgaspotential dem 298-fachen von Kohlenstoffdioxid (CO2) entspricht. Betrachtet man die gesamte Prozesskette der Biotreibstoffproduktion, kann beispielsweise die CO2-Bilanz von Bioethanol aus Mais negativ ausfallen. Ein weiterer Punkt weswegen der Zuspruch für Biokraftstoffe der ersten Generation gesunken ist, war die vermehrte Berichterstattung über Nahrungsmittelkrisen aufgrund der gestiegenen Produktion von Biokraftstoffen. Denn Pflanzen für Biosprit können das Getreide für die Ernährung von Menschen und Tieren verdrängen [Schr20, S.33]. So werden Grundnahrungsmittel wie Mais vermehrt für die oftmals subventionierte Biokraftstoffproduktion genutzt. Der preistreibende Einfluss von Biokraftstoffen auf bestimmte Grundnahrungsmittel, insbesondere Mais, wurde in einigen Studien bestätigt [EPA13, EsAl09]. Bekannt ist diese Problematik unter dem Begriff Tank-oder-Teller"-Debatte. Gegner dieser These machen vor allem Missernten, steigende Kosten für Dünger und Treibstoff sowie leere Lagerbestände für die gestiegenen Preise verantwortlich.

Zuletzt ist fraglich, ob die Einsparung an CO2-Äquivalenten durch den Einsatz von Biokraftstoffen mögliche CO2-Opportunitätskosten deckt, welche mit potenziellen CO2-Speicherungen durch Kohlenstoffsenken auf den Anbauflächen zusammenhängen. So wurde 2022 eine Studie veröffentlich, welche vorlegt, dass die CO2-Opportunitätskosten höher sind als die Einsparungen [ifeu22].Die oben genannten Nachteile versucht man mit den Biokraftstoffen der zweiten Generation zu reduzieren, da hier die komplette Pflanze zur Kraftstoffproduktion genutzt wird und damit eine deutlich höhere Ausbeute an Kraftstoff pro Hektar Anbaufläche erreicht wird.
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Biokraftstoffe der ersten Generation (Stand des Wissens: 01.03.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?304398
Literatur
[AdFe13] Adolf, Jörg, Fehrenbach, Horst, Fritsche, Uwe, Liebig, Dorothea Welche Rolle können Biokraftstoffe im Verkehrssektor spielen?, veröffentlicht in Wirtschaftsdienst, Ausgabe/Auflage 02/2013, ZBW - Leibniz-Informationszentrum Wirtschaft, Hamburg, 2013/02, ISBN/ISSN 0043-6275
[EPA13] Condon, Nicole , Klemick,Heather, Wolverton, Ann Impacts of Ethanol Policy on Corn Prices: A Review and Meta-Analysis of Recent Evidence, 2013/08
[EsAl09] Escobara, José C., Almazand, Oscar Biofuels: Environment, technology and food security, 2009
[ifeu22] Fehrenbach, Horst, Bürck, Silvana CO2-Opportunitätskosten von Biokraftstoffen in Deutschland, 2022
[Schr20] Schreiner, Klaus (Hrsg.) Basiswissen Verbrennungsmotor, 2020
[UBA22a] Umweltbundesamt (Hrsg.) Kraftstoffe und Antriebe, 2022/02/23
[WeSc17] Wesselak, Viktor , Schabbach, Thomas , Link, Thomas, Fischer, Joachim (Hrsg.) Handbuch Regenerative Energietechnik, 2017
Rechtsvorschriften
[2003/30/EG] EU-Richtlinie 2003/30/EG zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuerbaren Kraftstoffen im Verkehrssektor
[DIN EN 228] DIN EN 228 - Unverbleite Ottokraftstoffe - Anforderungen und Prüfverfahren
[DIN EN 590] DIN EN 590 - Dieselkraftstoff - Anforderungen und Prüfverfahren
Glossar
O2
= Sauerstoff. Im Normzustand ist Sauerstoff ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas. Es ist sehr reaktiv, fast jedes chemische Element, abgesehen von Edelgasen, reagiert mit Sauerstoff, um Verbindungen zu bilden.
Sauerstoff ist von großer Bedeutung, weil er wesentlich an den Atmungsprozessen der meisten lebenden Zellen und an Verbrennungsprozessen beteiligt ist. Es ist das am häufigsten vorkommende Element der Erdkruste. Die Luft besteht zu fast einem Fünftel (Volumen) aus Sauerstoff. Ungebundener gasförmiger Sauerstoff besteht normalerweise aus einem zweiatomigen Molekül (O2), es gibt ihn aber auch in dreiatomiger Form (O3,) besser bekannt unter dem Begriff Ozon.
Biomasse Biomasse umfasst:
  • Reststoffe wie z.B. Restholz, organische Abfälle (Biomüll, Gülle etc.), Stroh sowie
  • Energiepflanzen wie z.B. Raps, schnell wachsende Baumarten, Energiegetreide, Miscanthus.
CO
= Kohlenstoffmonoxid. CO ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und gehört damit neben Kohlenstoffdioxid zur Gruppe der Kohlenstoffoxide. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Kohlenstoffmonoxid beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Schon kleine Mengen dieses Atemgiftes haben Auswirkungen auf das Zentralnervensystem.
Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet. Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kfz-Verkehr.
Opportunitätskosten Unter Opportunitätskosten versteht man den Wertverzehr einer Aktivität, der bei ihrer Ausführung durch den dazu notwendigen Verzicht auf eine alternative Aktivität eintritt.
N2O = Distickstoffoxid (Lachgas). Ein farb- und geruchloses, leicht süßlich schmeckendes und chemisch reaktionsträges Gas. Lachgas ist ein Treibhausgas, dessen Treibhauswirksamkeit 298-mal so groß ist wie die von CO2. Menschenverursachte Emissionen stammen hauptsächlich aus der Landwirtschaft.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?288982

Gedruckt am Samstag, 13. Juli 2024 16:00:09