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Methanol - Technischer Überblick

Erstellt am: 28.03.2010 | Stand des Wissens: 22.02.2023

Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Methanol - auch Methylalkohol genannt - ist vom chemischen Aufbau her der einfachste Alkohol und besitzt die Summenformel CH3OH oder CH4O. Methanol besteht zu 50 Prozent aus Sauerstoff, zu 37,5 Prozent aus Kohlenstoff und zu 12,5 Prozent aus Wasserstoff. Methanol ist eine farblose, giftige, leicht brennbare und sehr flüchtige Flüssigkeit. Es verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme und bildet mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch. In der Natur kommt es in Baumwollpflanzen, Heracleum-Früchten, Gräsern und in ätherischen Ölen vor. Der spezifische Heizwert beträgt 19,7 Megajoule pro Kilogramm, die Energiedichte beträgt 4,4 Kilowattstunden pro Liter [PölTec].
Methanol als Kraftstoff kann aus Erdgas, durch Kohlevergasung oder auch durch die Biomassevergasung hergestellt werden. Auch eine Herstellung aus (erneuerbarem) Strom ist grundsätzlich möglich [Maus19, S. 480]. Weitere Informationen hierzu sind in dem Synthesebericht Strombasierte synthetische Kraftstoffe zu finden. Das meiste Methanol wird derzeit aus Erdgas hergestellt. Die Herstellung aus Biomasse befindet sich noch in der Entwicklung [Rüdi21].
Im Fahrzeug eignet sich Methanol als Kraftstoff für verschiedene Arten von Brennstoffzellen und für Verbrennungsmotoren.
Der Nachteil von Methanol ist seine Giftigkeit sowie die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) bei der Verbrennung oder dem Einsatz in einer Direktmethanol Brennstoffzelle [Chem22b].
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Methanol (Stand des Wissens: 15.03.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?304384
Literatur
[Chem22b] Chemie Lexikon (Hrsg.) Methanol, 2022
[Maus19] Maus, Wolfgang (Hrsg.) Zukünftige Kraftstoffe, 2019
[PölTec] Pöl-Tec Biokraftstoffe & Alternative Energie - Methanol, 2010
[Rüdi21] Paschotta, Rüdiger Methanol, 2021/11/06
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.
CH3OH = Methanol. Ist eine farblose, brennend schmeckende, giftige, bei Einnahme durch den Menschen zur Erblindung oder zum Tod fuehrende, leicht brennbare und sehr fluechtige Fluessigkeit. Methanol verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme und bildet mit Luft explosionsfaehige Gemische. In der Natur kommt es in Baumwollpflanzen, Heracleum-Fruechten, Graesern und in aetherischen Oelen vor. Methanol ist eines der wichtigsten Ausgangsstoffe fuer Synthesen in der chemischen Industrie. Methanol ist giftig. Seine giftige Wirkung beruht auf der in der Leber erfolgenden Oxidation zu Formaldehyd und spaeter zu Ameisensaeure.
Kohlenstoff = Kohlenstoff. Er kommt in der Natur sowohl in reiner Form als auch in großer Vielfalt chemisch gebunden vor. Kohlenstoffverbindungen bilden die molekulare Grundlage allen irdischen Lebens. Elementarer Kohlenstoff ist nichtmetallisch und kommt in mehreren Modifikationen vor, die beiden wichtigsten sind Diamant und Graphit. Bei Zimmertemperatur sind die Kohlenstoffmodifikationen stabil, bei höheren Temperaturen verbrennen sie zu Kohlenstoffdioxid (CO2), bei unvollständiger Verbrennung bildet sich das giftige Kohlenstoffmonooxid (CO).
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.
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?303737

Gedruckt am Sonntag, 23. Februar 2025 10:00:37