Verfügbarkeit und Einsatzmöglichkeiten von Methanol
Erstellt am: 09.03.2010 | Stand des Wissens: 22.02.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Insgesamt wird Methanol für eine Reihe an Anwendungen hergestellt. So ist es ein sehr wichtiger Ausgangsstoff für Synthesen in der chemischen Industrie und wird dort beispielsweise zur Herstellung von Methyl-Tert-Butylether oder Formaldehyd genutzt. Neben dem Einsatz in Farbstoffen, Medikamenten oder auch Pflanzenschutzmitteln, wird es auch für die Nutzung in Lösungs- und Frostschutzmitteln produziert [Chem22b].
Methanol eignet sich aufgrund seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften prinzipiell gut als Kraftstoff für den Verkehrsbereich. Zwar hat es einen deutlich geringeren spezifischen Energiegehalt als Otto- oder Dieselkraftstoffe, es ist aber wie diese unter Normalbedingungen flüssig und kann nahezu gleichermaßen gehandhabt sowie über das bestehende, nur geringfügig zu modifizierende Tankstellennetz verteilt und bezogen werden [Schm03c].
Wie nachfolgend aufgezählt, wird Methanol in mindestens vier unterschiedlichen Variationen als Kraftstoff eingesetzt [Chem22b].
- Als Wasserstoffträger in einer elektrischen Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC) zur direkten Gewinnung elektrischer Energie. Die Brennstoffzelle gewinnt aus dem "methanolisierten" Wasserstoff in einer Reaktion mit Sauerstoff Strom, der den Elektromotor antreibt. Hierbei entstehen aber sowohl Kohlenstoffdioxid (CO2) als auch das giftige Kohlenstoffmonoxid (CO) [Reit21]. Möglich ist außerdem ein vorgeschalteter Reformer, welcher das Methanol in ein wasserstoffreiches Gasgemisch umwandelt, welches ebenfalls in einer (hier Polymerelektrolyt-)Brennstoffzelle genutzt werden kann [Chem22b]. Die Effizienz in einem Fahrzeug mit Brennstoffzelle ist wesentlich höher als bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor [Rüdi21].
- Direkt als Kraftstoff aufgrund guter motorischer Grundeigenschaften (Oktanzahl von 114). Aufgrund der hohen Klopffestigkeit ist ein hohes Verdichtungsverhältnis möglich, die hohe Verdampfungswärme führt zu einer starken Innenkühlung des Motors, wodurch das Klopfen weiter reduziert wird. [Rüdi21] Durch die Hydroxylgruppe und damit eine Teiloxidation des Kohlenstoffes ist der Brennwert etwas geringer als bei nichtoxidierten Kohlenwasserstoffen. Methanol setzt bei der Verbrennung circa 725 Kilojoule je Mol und damit gebildetem CO2 frei, während Methan (CH4) je Mol und damit gebildetem CO2 890 Kilojoule freisetzt. In Verbrennungsmotoren steigt durch die Verwendung von Methanol der motorische Wirkungsgrad bei verringerten Emissionen gegenüber reinem Benzinbetrieb. Im Motorsport wird es unter anderem als Treibstoff für Motoren in eingesetzt. [Chem22b]
- Als Edukt zur Produktion von Dieselersatzkraftstoffen (zusammen mit Pflanzenölen) und zur Herstellung von Oktanboostern (Methyl-Tertiary Butyl Ether, MTBE). Durch Veresterung von Methanol mit Rapsöl wird Biodiesel gewonnen. Methanol wird ebenfalls als Zusatz zu Vergaserkraftstoffen benutzt, um die Klopffestigkeit zu erhöhen. [Chem22b]
- Durch das Methanol-to-Gasoline Verfahren (MTG) kann Erdgas über das Zwischenprodukt Methanol zu hochoktanigen Kraftstoffen umgesetzt werden. Dazu gibt es bereits mehrere Pilotanlagen. Unter Namen wie V-Power und Ultimate werden bereits Kraftstoffe der vollsynthetischen Produktion verkauft [Chem22b]
Vergleicht man die Methanolnutzung in Brennstoffzellen und die Nutzung von Benzinkraftstoff, so muss der Brennstoffzellenantrieb bei gleichem Gewicht im Wirkungsgrad 27 Prozent günstiger sein als der Verbrennungsmotor. Da die Bereitstellung von Erdgas für den Verkehr in der Herstellung nur 1/4 der Energie zur Methanolherstellung benötigt, muss das Brennstoffzellenfahrzeug (Reformer, Gasreinigung, Brennstoffzelle) einen um 35 Prozent höheren Wirkungsgrad aufweisen als ein fortschrittliches Erdgasfahrzeug (Erdgasmotor), um einen vergleichbaren Primärenergieverbrauch aufzuweisen. [Umwe05a].
Weltweit werden jährlich über 100 Millionen Tonnen Methanol produziert [Fraun20]. Die Senkung der Produktionskosten durch den Bau von "Mega"-Produktionsanlagen unter Einsatz von billigem Erdgas führt zu neuen vielversprechenden Anwendungen von Methanol zur Herstellung von Dimethyläther als Dieselkraftstoffersatz, Flüssigtreibstoff, Wasserstoff oder als Ausgangsmaterial für Stromerzeugungssysteme. Der Verbrauch an Methanol für Brennstoffzellen zum Einsatz in Automobilen, für die Stromerzeugung und mobile Einrichtungen wird in naher Zukunft ebenfalls zunehmen [LurgiAG07].
Weltweit werden jährlich über 100 Millionen Tonnen Methanol produziert [Fraun20]. Die Senkung der Produktionskosten durch den Bau von "Mega"-Produktionsanlagen unter Einsatz von billigem Erdgas führt zu neuen vielversprechenden Anwendungen von Methanol zur Herstellung von Dimethyläther als Dieselkraftstoffersatz, Flüssigtreibstoff, Wasserstoff oder als Ausgangsmaterial für Stromerzeugungssysteme. Der Verbrauch an Methanol für Brennstoffzellen zum Einsatz in Automobilen, für die Stromerzeugung und mobile Einrichtungen wird in naher Zukunft ebenfalls zunehmen [LurgiAG07].
