Bioethanol
Ethanol, auch als Ethylalkohol oder gemeinsprachlich Alkohol bezeichnet, ist eine farblose, stechend riechende, flüchtige und leicht brennbare Flüssigkeit mit der Summenformel C2H5OH. Hochreiner Alkohol, befreit von Geruch und Geschmack wird Neutralalkohol genannt.
Bioethanol wird aus nachwachsenden landwirtschaftlichen Rohstoffen wie Getreide und Zuckerrüben sowie aus Abfällen und Reststoffen wie Stroh hergestellt. Synthetisches Ethanol wird durch säurekatalysierte Hydrolyse von erdölstämmigen Ethen gewonnen. Weltweit wird heutzutage nahezu ausschließlich Bioethanol verwendet, synthetisches Ethanol macht lediglich noch 2 % der Ethanol-Erzeugung aus.
Bioethanol findet in zahlreichen Bereichen Anwendung:
Bioethanol wird in den Kraftstoffen Super Plus, Super E5 (bis zu 5 Vol.-% Bioethanol) sowie Super E10 (bis zu 10 Vol.-% Bioethanol) und als Kraftstoffadditiv zum Ersatz von fossilem Benzin verwendet. In einigen Ländern sind auch die erneuerbaren Kraftstoffe E85 (bis zu 85 Vol.-% Bioethanol) und ED95 (bis zu 95 Vol.-% Bioethanol) erhältlich.
Bioethanol ist ein wichtiger Bestandteil für die Getränke- und Lebensmittelindustrie. Der Alkohol wird unter anderem zur Herstellung von Likören und Spirituosen, als Lebensmittelzusatzstoff, zur Herstellung von Essig, zur Extraktion von Aromen und zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet.
Bioethanol findet zunehmend Abnehmer in der chemischen Industrie. Bioethanol wird unter anderem als Lösungsmittel, Enteisungsmittel sowie in Farben und Lacken verwendet. Erneuerbares Ethanol ist außerdem wichtige Komponente in Gummi, in pharmazeutischen und kosmetischen Produkten, sowie in Desinfektions- und Arzneimitteln.
Zunehmend ist Bioethanol als erneuerbarer Rohstoff für die Herstellung biobasierter Chemikalien gefragt. Aus erneuerbarem Ethanol kann zum Beispiel Ethylacetat hergestellt werden, das als Lösungsmittel breite Anwendung bei der Herstellung von Farben, Klebstoffen, Kosmetika, flexiblen Verpackungen und vielem mehr findet. Bedeutende Produkte sind auch Acetaldehyd, Essigsäure, Butanol und Ethylen. Diese werden direkt verwendet oder können in weiteren Konversionen z.B. zu den Kunststoffen Polyethylen, Polypropylen und Gummi umgewandelt werden.
Vergällt und unvergällt
In der Europäischen Union unterliegen alkoholische Getränke hohen Verbrauchssteuern und deren Verkauf generiert beträchtliche Steuereinnahmen. Daher werden die Produktion und der Vertrieb von Alkohol streng kontrolliert. Die Steuerpflicht gilt nicht, wenn der Alkohol für bestimmte Verwendungen im industriellen Bereich vergällt wird. Der Prozess der Vergällung, zum Beispiel durch Vermischung mit Chemikalien, dient dazu, den Alkohol in nicht umkehrbarer Weise für den menschlichen Konsum unbrauchbar zu machen. Um die Regulierung zu erleichtern, wird der Alkohol in zwei Kategorien eingeteilt: vergällt und unvergällt.
Der für alkoholische Getränke und in der Lebensmittelproduktion genutzte Alkohol muss hingegen aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen den höchsten Reinheitsansprüchen genügen. Daher ist der Zusatz von Chemikalien in unvergälltem Alkohol nicht erlaubt.
Formeln und Umrechnungen
Bioethanol - Rohstoffe
| Rohstoffbedarf | Flächenbedarf | |
|---|---|---|
| 10 t Bioethanol aus Getreide | 33 - 36 t | 4,7 - 5,1 ha |
| 10 t Bioethanol aus Zuckerrüben | 125 - 155 t | 1,5 - 1,9 ha |
| 10 m³ Bioethanol aus Getreide | 26 - 28 t | 3,7 - 4,0 ha |
| 10 m³ Bioethanol aus Zuckerrüben | 99 - 122 t | 1,2 - 1,5 ha |
Daten zum Rohstoffbedarf: Handreichung Bioethanol, DBFZ, 2015. Durchschnittliche Ernteertrag für Getreide: 7,0 t/ha: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft zur Getreideernte 2021. Durchschnittlicher Zuckerrübenertrag 81,8 t/ha: Wirtschaftliche Vereinigung Zucker.
Heizwerte
| Dichte kg/l |
Heizwert MJ/kg |
Heizwert MJ/l |
Heizwert kWh/kg |
Kraftstoff- äquivalenz l |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Benzin | 0,74 | 43,9 | 32,49 | 12,19 | 1 |
| Diesel | 0,83 | 43,1 | 35,77 | 11,97 | 1 |
| Bioethanol | 0,79 | 26,7 | 21,09 | 7,42 | 0,65 |
| Biodiesel | 0,88 | 37,14 | 32,68 | 10,32 | 0,91 |
Dichte: Evaluations- und Erfahrungsbericht für das Jahr 2021, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung. Heizwert: Erneuerbare Energien Richtlinie (EU) 2018/2001 (RED II) Anhang III..
Masse (Gewicht) in Volumen
| 1 t Ethanol | 1.265,82 l | 12,66 hl | 1,26 m³ |
| 1 t Benzin | 1.333,33 l | 13,33 hl | 1,33 m³ |
| 1 t Diesel | 1.190,50 l | 11,91 hl | 1,19 m³ |
|
1 t FAME |
1.136,40 l | 11,36 hl |
1,14 m³ |
|
1 t HVO |
1.282,1 l | 12,82 hl |
1,13 m³ |
Umrechnung von Energieeinheiten
| Energieeinheit | Megajoule (MJ) | Kilowattstunde (kWh) | 1 Terajoule (TJ) | 1 TPetajoule (PJ) |
|---|---|---|---|---|
| 1 Megajoule (MJ) | 1 | 0,28 | 0,000001 | 0,000000001 |
| 1 Kilowattstunde (kWh) | 3,6 | 1 | 0,0000036 | 0,0000000036 |
| 1 Terajoule (TJ) | 1.000.000 | 280.000 |
1 |
0,001 |
| 1 TPetajoule (PJ) | 1.000.000.000 | 280.000.000 |
1000 |
1 |