Ethanol-Kraftstoff

Ethanol-Kraftstoff
Andere Namen	Agraralkohol, Alkohol, Äthanol, Äthylalkohol, Bio-Ethanol, Branntwein, E100, Esprit, Ethylalkohol, Ethyloxidhydrat, Kartoffelsprit, Methylcarbinol, Motoren-Spiritus, Spiritus, Sprit, Weingeist
Kurzbeschreibung	Ottokraftstoff für angepasste Motoren
Herkunft	fossil oder biogen
Charakteristische Bestandteile	Ethanol, Vergällungsmittel
CAS-Nummer	64-17-5
Eigenschaften
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,79 kg/l
Oktanzahl	mind. 104 ROZ
Schmelzbereich	-114 °C
Siedebereich	78 °C
Flammpunkt	12 °C
Zündtemperatur	400 °C
Explosionsgrenze	3,1–19 Vol.-%
Temperaturklasse	T2
Explosionsklasse	IIB
Sicherheitshinweise
UN-Nummer	1170
Gefahrnummer	33/30
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ethanol-Kraftstoff ist ein klopffester Ottokraftstoff mit einer Oktanzahl von mindestens 104 ROZ. Um das Ethanol nicht als Neutralalkohol trinken zu können, werden heute den für technische Anwendungen wie Kraftstoff, Lösungsmittel oder Brennspiritus vorgesehenen Alkoholen Vergällungsmittel beigemischt, wodurch diese ungenießbar werden und in Deutschland nicht mehr der Branntweinsteuer unterliegen. Darüber hinaus werden als Ethanol-Kraftstoffe auch Ottokraftstoffe bezeichnet, bei denen Ethanol in nennenswerten Mengen beigemischt wird.

Die Gemische werden nach dem Anteil von Ethanol im Benzin bezeichnet, ein heute viel diskutierter Ottokraftstoff ist E85 mit 85 % Ethanol. Die Beimischung von geringen Mengen in Benzin, beispielsweise 5 % Ethanol, wie derzeit in Deutschland durchgeführt, wird nicht als Ethanol-Kraftstoff bezeichnet, sondern als Benzin. Nach der europäischen Norm EN 228 ist eine Beimischung von Bioethanol zu herkömmlichen Benzin von bis zu 5 % zulässig (E5). Normale Benzinmotoren können ohne Modifikation mit E5 betrieben werden.

Bereits in der Weimarer Republik gab die Reichskraftsprit-Gesellschaft ab 1925 etwa 25 % Kartoffelsprit zum Benzin dazu und verkaufte das Gemisch unter dem Namen Monopolin. Bis in die 1950er Jahre wurde Ethanol mit diversen weiteren Kraftstoffen wie Benzol, Methanol, Aceton und Nitrobenzol zu sehr klopffesten Rennkraftstoffen gemischt, die heute aufgrund der toxischen Wirkung auf Menschen und der aggressiven Wirkung auf das Material verboten sind.

Ethanol weist unabhängig von seiner Gewinnung immer die gleichen chemischen Eigenschaften auf, es gibt chemisch keinen Unterschied zwischen fossil oder biogen hergestelltem Ethanol. Weltweit gesehen hat heutzutage fossiler Alkohol (beispielsweise durch Hydratisierung von aus Kokereigas stammendem Ethen hergestellt) keine Bedeutung; von der produzierten Menge biogen erzeugten Ethanols werden etwa 35 % als Neutralalkohol für Getränke und Lebensmittel sowie für weitere technische Zwecke erzeugt und etwa 65 % zur Nutzung als Kraftstoffethanol. In Deutschland ist das Verhältnis etwa 50:50.

Das nur für Kraftstoffzwecke als Zusatzstoff von Benzin in unterschiedlichen Mischungskonzentrationen biogen hergestellte Ethanol wird heutzutage verkürzt als Bioethanol bezeichnet, es ist im Kontext der energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen bedeutend. Während Bioethanol bisher nur aus Zucker und somit vor allem aus Zuckerrohr sowie stärkehaltigem Getreide gewonnen wurde, wird für neuere Technologien vor allem auf Biomassenutzung zellulosehaltiger Rohstoffe wie Chinaschilf, Rutenhirse und Holz zugegriffen; das Ergebnis ist das Cellulose-Ethanol.

Geschichte

Nikolaus August Otto verwendete bereits in den 1860er Jahren „Spiritus“ (Kartoffelsprit, Äthylalkohol) als klopffesten Kraftstoff (Oktanzahl mind. 104 ROZ) in den Prototypen seines Verbrennungsmotors. Während des Ersten Weltkriegs wurde dieser Kraftstoff als Motoren-Spiritus für hohe Leistungsanforderungen wie Jagdflugzeuge auf Feindflug verwendet.

Der Automobilhersteller Henry Ford konzipierte später sein von 1908 bis 1927 gebautes Ford Modell T ursprünglich auf der Grundlage, dass Agraralkohol der Treibstoff der Zukunft sei, der zugleich der Landwirtschaft neue Wachstumsimpulse bringen würde: „The fuel of the future is going to come from fruit like that sumach out by the road, or from apples, weeds, sawdust – almost anything“. Benzin wurde jedoch aufgrund der Verfügbarkeit und des niedrigen Preises sowie durch den Einfluss der Standard Oil der hauptsächliche Kraftstoff in den USA und in allen von der Standard Oil beeinflussten Ländern. Damit einhergehend wurde der Motor der „Blechliesel“ von Ford auf Benzin umgestellt.

Aufgrund der Versorgungslage bei Benzin gab es in Deutschland mit der 1925 gegründeten Reichskraftsprit (RKS) einen Hersteller von Spiritus (Kartoffelschnaps) zur Verwendung als Ottokraftstoff. Allerdings diente der Einsatz weniger als Mittel zur Erhöhung der Klopffestigkeit, sondern vielmehr zur Unterstützung der anbauenden Landwirtschaft. Die RKS vertrieb ihr Benzingemisch mit einem ca. 25-prozentigen Anteil Spiritus unter dem Markennamen Monopolin. 1930 trat in Deutschland die Bezugsverordnung von Spiritus zu Treibstoffzwecken für alle Treibstofffirmen in Kraft. Jeweils 2,5 Gewichtsprozente der produzierten oder eingeführten Treibstoffmenge waren von der Reichsmonopolverwaltung zu beziehen und dem Benzin beizumischen. Diese Quote erhöhte sich bis Oktober 1932 schrittweise auf 10 %.

In den folgenden Jahrzehnten blieb Erdöl die hauptsächliche Energiequelle. Erst mit den Ölkrisen der 1970er Jahre fand Ethanol als Kraftstoff neues Interesse. Ausgehend von Brasilien und USA wurde die Nutzung von Ethanol aus Zuckerrohr und Getreide (Bioethanol, Biokraftstoff der 1. Generation) als Treibstoff für Autos ebenso wie andere alternative Kraftstoffe auf der Basis Nachwachsender Rohstoffe zunehmend durch Regierungsprogramme unterstützt. Eine globale Ausweitung dieser Bestrebungen entstand infolge des Kyoto-Protokolls. Aufgrund des hohen Einsatzes fossiler Energien zur Produktion dieser Biokraftstoffe wird verstärkt daran gearbeitet, künftig Biokraftstoffe der 2. Generation (Cellulose-Ethanol) mit deutlich positiver Klimabilanz herstellen zu können.

Benzin-Ethanol-Kraftstoff E10

In der Europäischen Union wurde die Einführung einer höheren Beimischung von Kraftstoffethanol zu mineralischen Kraftstoffen verpflichtend bis 2020 beschlossen. Die Umsetzung in Deutschland erfolgt durch entsprechende Regelungen im Bundes-Immisionsschutzgesetz. Die Mineralölwirtschaft erhöhte deswegen den Anteil an Ethanol von fünf auf bis zu zehn Prozent und ersetzte großflächig die bisherige Benzinsorte "Super" (bisherige Beimischung bis zu 5 %, E5) durch "Super E10". Dadurch soll das Erreichen der gesetzlichen Vorgaben zu Mindestbeimischungen und damit die Steuerentlastung nach § 50 EnergieStG sichergestellt werden.

Ziel der Beimischung von Biokraftstoffen ist es, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und das Klima zu schonen. Da das vom Bio-Ethanol stammende CO₂ bei der Gewinnung aus der Atmosphäre genommen wurde, gilt das von der Ethanol-Komponente emittierte Kohlendioxid als klimaneutral und die verbrauchte Menge an fossilem Brennstoff sinkt. Wenn jedoch für die Erzeugung des Ethanols eigens Wälder gerodet werden und bei Erzeugung und Transport fossile Brennstoffe eingesetzt werden, verringert sich die positive Wirkung der Ethanolbeimischung auf die Klimabilanz und könnte sich sogar in einen Nachteil verkehren. Viele Umweltverbände sehen daher die Einführung kritisch oder raten gar von dem Kraftstoff ab, bis strenge Regeln für dessen Erzeugung festgelegt wurden.

Eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist mit E10 nicht zu erreichen, da der Energiegehalt von Ethanol unter dem von teilweise höhermolekularen Alkan-Gemischen liegt. Aufgrund der geringeren Energiedichte von Ethanol steigt der Kraftstoffverbrauch gegenüber ethanolfreiem Kraftstoff um etwa drei Prozent. Auto Bild berichtete am 17. Februar 2011, dass es bei einem VW Golf einen durchschnittlichen Mehrverbrauch von 0,6 l/100 km gebe, was bei der Testfahrt einen Anstieg von 4,89 Prozent bedeute. Bei einer Preisdifferenz E5 zu E10 von 5 Cent und einem E10-Preis von 1,43 €/l ist E10 allerdings nur um 3,4 Prozent günstiger als E5. Es ist daher möglich, dass es sich aus finanzieller Sicht kaum lohnt, E10 zu tanken. Entgegen den Aussagen der Auto Bild äußerte am 21. Februar 2011 Bernhard Geringer von der TU Wien, dass der maximale Mehrverbrauch 1,9 % betrage. Der ADAC geht von ca. 1,5 % Mehrverbrauch aus.

Das ARD-Magazin „Fakt“ berichtete am 6. Dezember 2010, Wissenschaftler hätten als Folge der veränderten Beimischung giftige Verbindungen wie Blausäure und Vorläufer von Ozon in den Abgasen gefunden. Hans-Josef Fell, energiepolitischer Sprecher der Grünen, fordert daher weitere Untersuchungen, um Schaden für Mensch und Umwelt zu vermeiden.

Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland spricht bei E 10 von „Mogelpackung“ und „Verbrauchertäuschung“. Die Verdoppelung der benötigten landwirtschaftlichen Flächen für den Anbau von Weizen, Zuckerrüben und Mais für die Herstellung von Bioethanol könne, im Vergleich zu herkömmlichem Kraftstoff, sogar höhere Kohlendioxid-Emissionen verursachen. Das Ziel der Bundesregierung, so der BUND, den Flächenverbrauch entscheidend zu senken, werde konterkariert. Bereits heute würden rund 35 Millionen Hektar Ackerland in Entwicklungs- und Schwellenländern für die Länder der Europäischen Union genutzt. Dies würde sich erhöhen, um die Nachfrage nach Bioethanol zu decken. Durch das Anwachsen von Monokulturen befürchtet der BUND den Einsatz von mehr Düngemitteln und Pestiziden und damit zunehmende Schadstoffbelastungen.

Etwa 90 % aller benzinbetriebenen PKW in Deutschland sollen laut Umweltbundesamt E10 vertragen. Neufahrzeuge sind in der Regel E10-tauglich. Die E10-Verträglichkeit von Fahrzeugen kann beim jeweiligen Fahrzeughersteller erfragt oder online recherchiert werden (siehe Weblinks). Bei den restlichen Fahrzeugen kann der enthaltene Alkohol, insbesondere bei hohem Druck und hohen Temperaturen, eine unaufhaltsame Korrosion bei Bauteilen aus Aluminium auslösen, die etwa im Motor oder bei Benzinpumpen Verwendung finden. Darüber hinaus kann der Alkohol bestimmte Kunststoffe angreifen, welche etwa in Schläuchen und Dichtungen enthalten sind. Das kann zu Motorschäden oder undichten Stellen führen, wobei Kraftstoff auf heiße Bauteile gelangen und sich entzünden kann.

Siehe auch: Bioethanol (Auswirkungen auf die Umwelt)

Probleme bei der Markteinführung in Deutschland

Verplombte E10-Säule am 3. März 2011

Nach Angaben des Mineralölwirtschaftsverbandes (MWV) am 3. März 2011 sollte aufgrund massiver Absatzprobleme sowie Versorgungsengpässen bei anderen Benzinsorten die Einführung von E10 pausiert werden. Später relativierte der Verband seine Meldung und stellte klar, dass lediglich die Raffinerieproduktion der Nachfrage angepasst werde und die Einführung des Treibstoffes „entsprechend der politischen Vorgaben der Bundesregierung“ weiterlaufe. Bundesumweltminister Norbert Röttgen kritisierte „das Durcheinander, das die Mineralölwirtschaft hier veranstaltet“ sei nicht akzeptabel, sondern führe „zu einer vollständigen Verunsicherung der Verbraucher“. Die Mineralölindustrie solle „sich endlich eine vernünftige Strategie überlegen, statt jeden Tag widersprüchliche Botschaften auszusenden“. Bundeswirtschaftsminister Rainer Brüderle lud alle beteiligten am 8. März zu einem „Benzin-Gipfel“ ein.

Umsetzung der Richtlinie E10

Die Richtlinie 2009/30/EG des Europäischen Parlaments forderte von allen Mitgliedstaaten bis 2020, dass sich die Lebenszyklustreibhausgasemissionen bei Kraftstoffen um bis zu 10 % verringern sollten. Deutschland wählte den Weg, Ottokraftstoff mit maximal zehn Volumenprozent Kraftstoffethanol (Bioethanol) unter dem Branchenkürzel E10 (von Ethanol 10 %) auf den Markt zu bringen. Außer in Deutschland wurde diese EU-Richtlinie schon in Finnland und Frankreich (2009) umgesetzt. In Frankreich lag der Verkaufsanteil Ende 2010 bei 13 Prozent, was eine annähernde Verdopplung gegenüber 2009 darstellt und bei fast 20 % aller Tankstellen angeboten wurde.Schweden wird im Mai 2011 folgen. Dort ist schon seit längerer Zeit E85 üblich.

Literatur

• Handbook for Handling, Storing, and Dispensing E85 (5,36 MB, 54 S, engl.), National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy

Siehe auch

• Globales Ölfördermaximum
• Nahrungsmittelpreiskrise 2007-2008

Weblinks

• DAT-Übersicht zur E10-Verträglichkeit (PDF)
• ADAC-Übersicht zur E10-Verträglichkeit
• Special mit News und Hintergrundberichten zur E10-Verträglichkeit von Kraftfahrzeugen
• bund.net, BUND-Hintergrund zur Einführung des Agrokraftstoffs E 10 (24. Februar 2011)