Deutsche Forscher entwickeln Biokraftstoff für gewöhnliche Dieselmotoren
Diesel gilt als schmutzig. Dennoch konnte sich Biodiesel bisher kaum durchsetzen. Einem deutschen Forscherteam könnte nun der Durchbruch gelungen sein – mit einem modifizierbaren Biokraftstoff.
Grüner tanken.
Foto: panthermedia.net/Christoph Jungbluth
Dieselfahrzeuge bereiten den meisten Menschen derzeit eher Kopfzerbrechen. Die Besitzer von Dieselautos müssen Fahrverbote in deutschen Innenstädten fürchten und auch die Hersteller von Dieselfahrzeugen wenden sich schrittweise von dem Kraftstoff ab. Zuletzt kündigte Volvo im Mai dieses Jahres an, keine neuen Dieselfahrzeuge mehr entwickeln zu wollen. Doch wer nun das Aus für Dieselfahrzeuge beschwört, ist seiner Zeit voraus.
Erstens haben Studien ergeben, dass Benziner mit Direkteinspritzung mindestens so schmutzig sind wie alte Diesel. Und zweitens schreitet die Entwicklung des Biodiesel voran. Wenn auch langsam.
Produktion von Biodiesel in Deutschland
In Deutschland wurden im vergangenen Jahr rund 3 Mio. Tonnen Biodiesel hergestellt, schätzt der Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie. Die meisten Hersteller nutzten dazu Raps (62%), Altspeisefette (25%) sowie Soja, Palm- und sonstige Fette. Von dem produzierten Biokraftstoff wurden allerdings nur 2,15 Mio. Tonnen im Land abgesetzt, wie das Bundesamt für Wirtschafts- und Ausfuhrkontrolle mitteilte. Der Anteil von Dieselautos, die mit Biodiesel fahren, ist damit auf knapp 5,7% gesunken.
Dabei wird der Biokraftstoff in Deutschland politisch gefördert und die Mineralölindustrie mischt ihn dem herkömmlichen Petro-Diesel bei, um ihre Schadstoffwerte zu verbessern. So darf sich in der EU jeder Dieselkraftstoff „Biodiesel“ nennen, der mindestens 7% Fettsäuremethylester-Zumischung enthält. Das legt die EU-Norm für moderne Dieselmotoren EN 590 fest, die auch eine Anhebung auf 10% bis 2020 vorsieht. Ein aus politischer Sicht nachvollziehbares, aus chemischer Sicht heikles Vorhaben.
Bisher beschränkte sich der Einsatz von Biodiesel auf Zumischungen oder eigens konzipierte Motoren
Lukas Gooßen, Evonik-Stiftungsprofessor an der Ruhr-Uni Bochum, hat das neue Verfahren für Biokraftstoffe gemeinsam mit Doktoranden entwickelt.
Quelle: RUB / Kramer
Denn Biodiesel siedet gewöhnlich bei höheren Temperaturen als Petrodiesel. Durch die nur teilweise Verbrennung der Fettsäuremethylester, kurz Fame, entstehen Rückstände, die sich etwa auf Motorteilen oder dem Partikelfilter absetzen. „Autos, die mit reinem Biodiesel betankt werden, benötigen deshalb eigens dafür konzipierte Motoren“, so Lukas Gooßen, Evonik-Stiftungsprofessor für Organische Chemie an der Ruhr-Universität Bochum. Das ist zum einen der Grund, weshalb sich reine Biodiesel-Fahrzeuge bisher nicht durchgesetzt haben und zum anderen die Begründung für die notwendige Weiterentwicklung herkömmlicher Biodiesel.
Gemeinsam mit einem Forscherteam aus Kaiserslautern und Rostock, hat Gooßen nun ein Verfahren vorgestellt, mit dem konventioneller Biokraftstoff getunt werden kann. Als Rohstoff verwendeten die Forscher Rapsöl, die Grundlage der meisten Fame-Biodiesel, doch am Ende hatte ihr Gemisch Eigenschaften wie herkömmlicher Petro-Diesel.
Forschern gelang es, den Siedepunkt von Biodiesels an den des Petro-Diesels anzugleichen
Wichtig war den Forschern, dass der Biodiesel der Siedepunktkurve von Dieselkraftstoff aus Mineralöl so nah wie möglich kommt. Dass also möglichst viel von dem neu gewonnenen Produktgemisch bei der gleichen Temperatur verdampft wie Petro-Diesel. „Denn die ist vorgegeben für den Dieselkraftstoff, für den ein Motor optimal geeignet ist“, erklärt Gooßen.
Er nahm also diese Kurve und glich die Werte des neuen Gemischs immer wieder mit ihr ab. Bis – nach drei Jahren Arbeit – die Übereinstimmung perfekt war. Damit entspricht der neue Biodiesel dem herkömmlichen Petro-Diesel in seinen Verbrennungseigenschaften und damit der EU-Norm.
Zukunft des Diesel gerettet?
Für Autofahrer ändert sich damit erst einmal gar nichts. Denn diese Erkenntnisse entstammen der Grundlagenforschung, von einer Anwendung ist der Kraftstoff noch einige Jährchen entfernt. Nicht weiter schlimm, meint jedoch Gooßen, denn er und seine Kollegen haben nun einen Lösungsvorschlag gemacht, der den Weg hin zu einem umweltfreundlicheren Treibstoff aufzeigt. „Wir haben demonstriert, was entwickelt werden muss, um das Problem zu lösen – allerdings anhand mit sehr teuren Katalaysatoren und in sehr kleinen Mengen“, so Gooßen. Ein erster Schritt. Immerhin.
Die Studie „Biofuel by isomerizing metathesis of rapeseed oil esters with (bio)ethylene für use in contemporary diesel engines“ erschien in der amerikanischen Fachzeitschrift Science Advances.
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