Alternative Kraftstoffe. Sven Geitmann

Erdöl enthält weniger Kohlenstoffatome als Kohle.

      · Erdgas (Methan) wiederum besitzt weniger C-Atome als Öl.

      Deswegen spricht man hier von einer fortschreitenden Entkarbonisierung oder auch Decarbonisierung.

      Über die Jahrzehnte betrachtet reduzierte sich der gewichtsspezifische (gravimetrische) Anteil von Kohlenstoff in den Brennstoffen. Liegt der C-Anteil bei den konventionellen Kraftstoffen bei 84 Gramm pro Mol (Benzin) beziehungsweise bei 120g/mol (Diesel), liegt er bei den so genannten alternativen Kraftstoffen nur bei der Hälfte (Butan verglichen mit Benzin) beziehungsweise bei einem Zehntel (Methan verglichen mit Diesel). Im Gegenzug nahm der prozentuale Anteil von Wasserstoff stetig weiter zu, auch wenn der absolute Anteil abnahm (s. Abb. 15).

      Der eigentliche Energielieferant in vielen Kraftstoffen ist demnach der Wasserstoff. Die negative Verbrennungsenergie (abgegebene Reaktionswärme ΔH) von Wasserstoff bezogen auf ein Mol dieses Mediums ist zwar niedriger als die von Kohlenstoff (s. Formel). Bei einer gravimetrischen Betrachtung sieht dies jedoch genau andersherum aus. Bei der Verbrennung von einem Gramm reinen Wasserstoffs wird viermal mehr Energie freigesetzt als bei der Oxidation eines Gramms Kohlenstoff.

      H-Oxidation: H₂ + ½ O₂ → H₂O ΔH = –67Wh/mol = –39,2Wh/g

      C-Oxidation:

      C + O₂ → CO₂ ΔH = –109Wh/mol = –9,2Wh/g

      Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der verschiedenen Kraftstoffe ist ihr thermisches Verhalten: Einige Substanzen sind unter Umgebungsbedingungen flüssig, andere gasförmig. Diese verschiedenen Aggregatzustände sowie ihre unterschiedlichen Siedepunkte lassen sich ebenfalls auf ihre Zusammensetzung zurückführen:

      Je größer der C-Anteil, desto höher liegt die Siedetemperatur.

ABB. 15: KOHLENSTOFF/WASSERSTOFF-ANTEILE UND SIEDEPUNKTE VERSCHIEDENER KRAFTSTOFFE [Molmasse g/Mol]

      Benzin und Diesel können wegen ihres komplexen Kohlenwasserstoffgeflechtes flüssig gespeichert werden, während alle anderen erwähnten Kraftstoffe bei Normaltemperatur Gase sind und in Druckbehältern aufbewahrt werden.

      Der Kohlenstoffanteil der Energieträger ist beim Thema Umweltschutz ein ganz entscheidender Punkt, weil viele der freigesetzten Kohlenstoffverbindungen gesundheitsschädlich sind. Ihr Ausstoß wird deswegen gesetzlich reglementiert, weshalb man sie (CO, C_nH_m, Ruß) als limitierte Emissionen bezeichnet. CO₂ wird in der öffentlichen Diskussion zwar häufig mit dazugezählt, gilt aber korrekterweise als Umweltgas und nimmt damit eine Sonderstellung ein (s. Kap. 2.4.3).

      Benzin- und Diesel-Kraftstoffe werden seit über 100 Jahren im Fahrzeugbereich eingesetzt. Sie besitzen einen relativ hohen C-Anteil und erzeugen dementsprechend viele gesundheitsschädliche Kohlenstoffverbindungen. Darüber hinaus verbrennen sie bei relativ hohen Temperaturen, so dass unerwünschte NO_x-Emissionen freigesetzt werden. Der jahrzehntelange alltägliche Umgang mit diesen Kraftstoffen täuscht darüber hinweg, wie gefährlich diese so genannten konventionellen Kraftstoffe eigentlich sind: Eine Analyse der Sicherheitsdatenblätter zeigt, dass die Inhalation dieser Substanzen zum Tod führen kann. Auch die Gefahr von Benzindämpfen, die sich bei der Freisetzung bodennah ausbreiten und leicht entzünden können, wird häufig unterschätzt.

      Dieselöl ist im direkten Vergleich zwar nicht so leicht entzündlich wie Benzin, dafür weisen die Abgase aber ein unkalkulierbares Gesundheitsrisiko auf. Es ist nach wie vor nicht endgültig geklärt, wie hoch ihr karzinogenes Potential ist. Die Rußpartikel neuer Motoren sind zwar relativ klein, so dass man sie nicht mehr so deutlich sieht (keine schwarze Rußwolke), aber sie sind leichter lungengängig. Die kleinen Partikel können weit in die Lunge eindringen und sich dortfestsetzen. Dieangelagertenpolyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe könnten dadurch für eine Erhöhung des Krebsrisikos verantwortlich sein.

      Diese Darlegungen zeigen, dass alle heutigen Energieträger über ein gewisses Gefährdungspotential verfügen. Würde heutzutage über die Einführung von Benzin oder Diesel als Fahrzeugkraftstoffe entschieden, würden die damit verbundenen Sicherheitsrisiken wahrscheinlich als unzumutbar beurteilt werden. Die Suche nach Alternativen ist somit dringend notwendig.

      3 DIESEL-ALTERNATIVEN

       3.1 Biodiesel

       3.1.1 Eigenschaften

       3.1.2 Herstellung

       3.1.3 Absatz

       3.1.4 Kosten

       3.1.5 Technik

       3.1.6 Umwelt

       3.2 Pflanzenöl

       3.2.1 Eigenschaften

       3.2.2 Herstellung

       3.2.3 Absatz

       3.2.4 Kosten

       3.2.5 Technik

       3.2.6 Umwelt

       3.2.7 Andere Pflanzenöle