mini|Rapsfelder. In Deutschland ist Rapsöl für die Biokraftstoffherstellung bedeutend. mini|Zuckerrohrplantage. In Brasilien ist Bioethanol aus Rohrzucker der bedeutendste Biokraftstoff. mini|Omnibus mit Biodieselantrieb aus Soja
Biokraftstoff (auch Biotreibstoff oder Agrotreibstoff) ist Kraftstoff, der aus Biomasse erzeugt wird, also eine Anwendungsform der Bioenergie. Biokraftstoffe sind meist flüssig, manchmal auch gasförmig und kommen für den Betrieb von Verbrennungsmotoren in mobilen und stationären Anwendungen zum Einsatz. Ausgangsstoffe der Biokraftstoffe sind nachwachsende Rohstoffe wie Ölpflanzen, Getreide, Zuckerrüben oder -rohr, Wald- und Restholz, Holz aus Schnellwuchsplantagen, spezielle Energiepflanzen und tierische Abfälle. Das Präfix Bio weist hier nicht auf eine Herkunft aus ökologischer Landwirtschaft hin, sondern auf den pflanzlichen (biologischen) Ursprung. Die Klimaneutralität und ökologische Vorteilhaftigkeit von Biokraftstoffen ist umstritten.
Biokraftstoffarten Es werden häufig Biokraftstoffe der ersten und zweiten, gelegentlich auch der dritten Generation, voneinander unterschieden. Diese Klassifizierung ist jedoch problematisch, da es klare Abgrenzungen nicht gibt. Für die Erzeugung von Kraftstoffen der ersten Generation wird nur die Frucht (Öl, Zucker, Stärke) für die Kraftstoffproduktion genutzt, ein Großteil der Pflanze wird als Futtermittel verwendet. Bei Kraftstoffen der zweiten Generation wird fast die vollständige Pflanze verwendet, teilweise einschließlich der schwer aufschließbaren Cellulose. Bei Algenkraftstoff wird auch vom Kraftstoff der dritten Generation gesprochen, da Algen eine deutlich höhere Biomasse-Produktivität pro Fläche aufweisen als Pflanzen. Kraftstoffe der zweiten und dritten Generation erfordern einen meist deutlich höheren technischen und finanziellen Aufwand und können daher bisher, außer Biomethan, noch nicht wirtschaftlich erzeugt werden.
Wichtige Faktoren bei der Bewertung des Potentials und der Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen sind der Ertrag (Äquivalente fossiler Kraftstoffe) und der Preis:
Erste Generation Pflanzenölkraftstoff besteht aus unbehandeltem oder raffiniertem Pflanzenöl in Reinform. Seine Eigenschaften sind in der DIN-Norm DIN 51605 beschrieben. In Deutschland ist der Grundstoff in der Regel Rapsöl (Rapsölkraftstoff). In den chemischen Eigenschaften unterscheidet es sich vom Dieselkraftstoff, weshalb eine Anpassung der Motoren an diesen Kraftstoff erforderlich ist. Die Herstellung von Pflanzenöl erfolgt sowohl großtechnisch (Ölextraktion) als auch in kleineren, dezentralen Ölmühlen (Kaltpressung). Biodiesel ist ein Fettsäuremethylester (FAME), der aus Pflanzenölen hergestellt wird. Seine Eigenschaften sind in der Norm EN 14214 beschrieben. Mit Biodiesel kann Dieselkraftstoff substituiert werden. In Deutschland ist der Grundstoff meistens Rapsöl, deshalb wird Biodiesel oft als RME (Rapsöl-Methylester) bezeichnet. Biodiesel ist in seinen chemischen Eigenschaften an diejenigen des Dieselkraftstoffes angepasst worden. Die Herstellung von Biodiesel erfolgt in der Regel in großtechnischen Anlagen. Bioethanol wird durch Vergärung biogener Rohstoffe und anschließende Destillation hergestellt. Eine Qualitätsbeschreibung liegt seit August 2008 mit der DIN 51625 vor. Benzin kann durch Bioethanol substituiert werden. In Deutschland werden für die Herstellung von Bioethanol vorwiegend Zuckerrüben und Getreide (Weizen, Roggen) verwendet, Mais und andere Rohstoffe haben nur eine geringe Bedeutung. In Brasilien deckt Ethanol aus Zuckerrohr einen großen Teil des nationalen Treibstoffbedarfs, in den USA wird vorwiegend Mais verwendet. Die chemischen Eigenschaften unterscheiden sich vom Benzin, weshalb eine Anpassung der Fahrzeugmotoren erforderlich ist. Die wichtigste Einsatzform von Bioethanol in Europa ist die Beimischung zu Benzin. So wird Superbenzin mit bis zu 5 % Bioethanol gemischt, E10 mit bis zu 10 %. Daneben gibt es noch den Ethanol-Kraftstoff, welcher aus 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht und von Flexible Fuel Vehicles verwendet werden kann. Manche dieser Fahrzeuge, wie der Koenigsegg Agera R bringen ihre maximale Leistung sogar nur mit dem hochprozentigen Ethanolgemisch.
Zweite Generation Biomethan („Bioerdgas“) wird aus dem Vorprodukt Biogas hergestellt. Für die Erzeugung von Biogas kommen in der Regel Energiepflanzen, Gülle und/oder organische Reststoffe als Gärsubstrate zum Einsatz. Bei der nachgeschalteten Aufbereitung zu Biomethan werden unter anderem die störenden Bestandteile Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernt, und das verbleibende Produkt verdichtet (Biogasaufbereitung). Die vollständige Methanisierung des CO2 kann auch mittels EE-Gas aus der Elektrolyse mit erneuerbarem Überschussstrom geschehen. Eine Qualitätsbeschreibung liegt mit der technischen Regel G 260 des DVGW seit Mai 2008 vor. Mit Biomethan kann Benzin oder Erdgas substituiert werden. Fahrzeuge, die für den Einsatz von reinem oder bivalentem Erdgasbetrieb umgerüstet sind, können mit Biomethan betrieben werden. BtL-Kraftstoffe („Biomass-to-Liquid“, synthetische Biokraftstoffe) können aus verschiedenen organischen Rohstoffen hergestellt werden. Sie gehören zur Gruppe der synthetischen Kraftstoffe (XtL-Kraftstoffe). BtL-Kraftstoffe können auf die jeweiligen Erfordernisse moderner Motoren zugeschnitten werden und beispielsweise Dieselkraftstoff ersetzen. BtL-Kraftstoffe sind noch im Entwicklungsstadium und noch nicht auf dem Markt erhältlich. Cellulose-Ethanol ist chemisch identisch mit Bioethanol. Als Rohstoff wird jedoch Cellulose eingesetzt. Diese macht einen großen Anteil der Biomasse aus, kann aber bisher wegen ihrer schlechten enzymatischen Zugänglichkeit nicht genutzt werden. Aktuell wird versucht, Verfahren zu entwickeln, mit denen auch aus Pflanzenresten, wie Stroh oder aus Holz, der Kraftstoff Ethanol wirtschaftlich gewonnen werden kann. Biokerosin ist ein Kraftstoff, der das Kerosin auf der Basis fossiler Kraftstoffe ersetzen soll. Grundlage können verschiedene hydrierte Pflanzenöle sein, wie Raps-, Palm- oder Jatrophaöl. Auch Algen mit hohem Ölanteil werden als Grundlage für zukünftige Entwicklungen diskutiert. Ein erster Testflug mit Biodiesel auf der Grundlage von hydriertem Pflanzenöl (HVO) in der zivilen Luftfahrt fand im Januar 2009 durch die Air New Zealand statt. Die Fluggesellschaften Lufthansa und KLM setzen ab Mitte 2011 auf einigen Flügen im kommerziellen Passagierflug eine 50%ige Bio-Kerosinmischung ein.http://www.bild.de/geld/wirtschaft/lufthansa/fliegt-jetzt-mit-oeko-sprit-18783698.bild.html Im September 2014 führte die Lufthansa den ersten europäischen Linienflug mit Biokerosin auf Zuckerbasis durch., Lufthansa, 15. September 2014 Verschiedene Umweltorganisationen, darunter Rettet den Regenwald, kritisierten die Testflüge massiv und machten darauf aufmerksam, dass diese Projekte weder klimafreundlich noch sozialverträglich seien. Denn für Pflanzenöle, besonders Palmöl, werden allzu oft Regenwälder abgeholzt und Moore trockengelegt. Das führt laut Experten teils zu schädlicheren Auswirkungen als herkömmlicher Treibstoff.Pressemitteilung von Rettet den Regenwald e. V. http://www.regenwald.org/pressemitteilungen/3638/lufthansa-auf-dem-irrflug-agrosprit-bedeutet-umweltzerstoerung-und-menschenrechtsverletzungenReuters Bericht zu Studien über Biokraftstoffen
Der brasilianische Flugzeughersteller Embraer stellt seit Einführung 2004 nach dem Erstflug der „Ipanema“ durch die Ingenieurgruppe um Vincent Camargo Flugzeuge mit Alkoholen (Bioethanol) der zweiten Generation bereit.
Die Forschung zu Biokraftstoffen der zweiten Generation ist in vollem Gange. In der Schweiz betreibt das Paul Scherrer Institut und die EMPA Forschung zur Produktion von Biokraftstoffen der zweiten Generation. Dazu werden Rest- und Abfallstoffe wie etwa Gülle, Restholz, Kompost oder auch Nahrungsmittelabfälle aus der Gastronomie verwendet.Sendung Kontext von Radio DRS 2 vom 21. Juli 2010
Weitere Biokraftstoffe Eine Reihe weiterer Stoffe gelten gemäß der EU-Richtlinie 2003/30/EG als Biokraftstoffe, haben aber in der Praxis eine untergeordnete Bedeutung. Biomethanol (Methanol aus Biomasse) Biodimethylether (DME, Dimethylether aus Biomasse) Bio-ETBE (Ethyl-Tertiär-Butylether auf Grundlage von Bioethanol) Bio-MTBE (Methyl-Tertiär-Butylether auf Grundlage von Biomethanol) Biowasserstoff (Wasserstoff aus Biomasse) Biobutanol (Butanol aus Biomasse) Synthetischer Biokraftstoff
Ether werden vor allem von der European Fuel Oxygenates Association (EFOA), einer Lobbyorganisation der Produzenten von MTBE, ETBE, TAME und TAEE propagiert.
Bedeutung und Perspektive Biokraftstoffe können die fossilen Kraftstoffe Diesel, Benzin und Erdgas substituieren. Teilweise müssen Motoren oder Kraftstoffsysteme an die Biokraftstoffe angepasst werden. Biokraftstoffe werden entweder in Reinform oder als Beimischungen zu fossilen Kraftstoffen verwendet.
Die EU-Richtlinie 2009/28/EG (Erneuerbare-Energien-Richtlinie) (Nachfolger der Richtlinie 2003/30/EG) beschreibt und regelt die Verwendung von Biokraftstoffen in Europa. Ein wichtiger Aspekt ist die Kontrolle der Nachhaltigkeit, die bei Biokraftstoffen regelmäßig in der Diskussion ist. Die Umsetzung in deutsches Recht erfolgte mit der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung. Das Biokraftstoffquotengesetz bzw. das Gesetz zur Änderung der Förderung von Biokraftstoffen schrieb bis 2014 einen Anteil von 6,25 % am Gesamtkraftstoffmarkt vor. Seit dem 1. Januar 2015 gilt die sogenannte Treibhausgas-Quote (THG-Quote ). Demnach ist die Mineralölindustrie verpflichtet, den Treibhausgasausstoß der von ihr verkauften Kraftstoffe („in den Verkehr gebracht“) im Vergleich zum Jahr 2010 zu senken: Ab 2015 um 3,5 %, 2017 um 4 % und ab dem Jahr 2020 um 6 %. Um diese Minderung des Treibhausgas-Ausstoßes zu erreichen, nutzt die Mineralölindustrie Biokraftstoffe.
Die zukünftige Bedeutung von Biokraftstoffen hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab. Preisentwicklung bei den fossilen Kraftstoffen: Steigende Preise für konventionelle Kraftstoffe erhöhen die Konkurrenzfähigkeit von Biokraftstoffen. Politische Rahmenbedingungen: Durch Gesetze, wie das Biokraftstoffquotengesetz, kann eine Förderung erfolgen. Besteuerung: Biokraftstoffe unterliegen bei reiner Verwendung einer Steuerermäßigung nach dem Energiesteuergesetz. Teilweise wird die Ermäßigung sukzessiv aufgehoben. Regionale und globale Rohstoffpotenziale: Die Größen der nutzbaren Potentiale bestimmen die zukünftige Bedeutung der Biokraftstoffe. Die Größe der Potentiale wiederum wird von vielen Faktoren beeinflusst (dazu Potenziale und Flächenbedarf). Rohstoffpreise: Die Rohstoffpreise schwanken teilweise sehr stark. Landwirtschaftliche Produkte können sich, beispielsweise in schlechten Erntejahren, stark verteuern (Agflation). Herstellungskosten: Durch neue und weiterentwickelte Verfahren können sich die Produktionskosten verringern. Größere Produktionsmengen haben in der Regel den gleichen Effekt.
Einige Biokraftstoffe können auch regional in dezentralen, kleinen Produktionsanlagen wirtschaftlich hergestellt werden, wie Pflanzenöl und Bioethanol auf landwirtschaftlichen Betrieben und in Alkoholbrennereien, aber auch in Großanlagen. Anlagen zur Produktion von Biodiesel und BtL-Kraftstoff dagegen sind in Errichtung und Betrieb komplexer und erfordern größere, überregionale Produktionseinheiten.