Frage 8

Frage der Woche

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Biokraftstoffe: Sprit vom Acker
"Der Sprit, der niemals ausgeht" - Das ist der Wunschtraum jedes Autofahrers, wenn er an sein eigenes Fahrzeug denkt! Langfristig gesehen liegt hier ein viel wichtigeres Problem - nicht nur für den privaten Autofahrer, sondern für die gesamte Industrie und auch die Gesellschaft. Was wird, wenn der Sprit wirklich ausgeht, weil die Ölvorräte zu Ende gehen oder die Abhängigkeit von den ölfördernden Staaten die Öllieferungen stoppt oder diese nicht mehr bezahlbar sind? In den Entwicklungslabors wird weltweit bereits an neuen Lösungen gearbeitet. Rapsfeld nähe Hanau
Frage 1 (Klassenstufe 7-11)
	Seit einigen Jahren wird Sprit vom Acker als eine mögliche Alternative gehandelt. Landwirte werden zunehmend zu Energiewirten und immer mehr landwirtschaftlichen Flächen werden für sog. nachwachsenden Rohstoffe angebaut. Für Dieselfahrzeuge wird Biodiesel produziert. Bei Benzinmotoren wird dem Kraftstoff Bioethanol zugesetzt.   Welche der nachfolgend genannten landwirtschaftlichen Nutzpflanzen werden heute für die Produktion von Biokraftstoffen in Deutschland angebaut? Tipp: Beachtet, dass Mehrfachnennungen möglich sind. Biodiesel:   Raps Roggen Sonnenblume Weizen Zuckerrübe   Lösung: Biodiesel: Raps, Sonnenblume
	Bioethanol:   Raps Roggen Sonnenblume Weizen Zuckerrübe   Lösung: Bioethanol: Roggen, Weizen, Zuckerrübe Raps und Sonnenblume sind Ölsaaten, deren Samen in Ölmühlen zu Raps- bzw. Sonnenblumenöl gepresst werden. Aus diesen Ölen kann Biodiesel hergestellt werden. Die Stärke aus den Körnern von Roggen und Weizen wird zu Zucker hydrolysiert. Der Zucker wird anschließend durch (Bier-)Hefen zu Ethanol vergoren. Der Zucker aus der Zuckerrübe kann direkt zu Ethanol vergoren werden. In Brasilien wird hauptsächlich der Saft von Zuckerrohr zu Ethanol vergoren. In den USA wird Maisstärke genutzt. In Südostasien werden Palmen zur Gewinnung von Palmöl angebaut. Allerdings werden dafür Regenwälder brandgerodet, um an fruchtbare Anbauflächen zu kommen.
Frage 2 (Klassenstufe 9-11)
	Mittlerweile werden alleine in Deutschland ca. 2 Mio. Hektar (1 Hektar = 1 ha = 100m x 100m) Ackerfläche für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen in Deutschland verwendet. Das entspricht ca. 12 % unserer gesamten Ackerfläche. Den Hauptteil nimmt der Anbau von Raps für die Erzeugung von Biodiesel ein (1,12 Mio. ha). Reicht die heimische Biodiesel-Produktion überhaupt aus, den Bedarf zu decken? In Deutschland sind zur Zeit ca. 11 Millionen Diesel-PKW zugelassen. Geht davon aus, dass ein durchschnittlicher Diesel-PKW 7 Liter Biodiesel auf einer Strecke von 100 km verbraucht und im Jahr 15000 km fährt. Dabei kann man aus einem Hektar Rapsfeld 1550 Liter Biodiesel gewinnen.   Welcher Anteil der Diesel-PKW könnte mit dem in Deutschland erzeugten Biodiesel betrieben werden? Mit den oben angegebenen Zahlen lässt sich das leicht ausrechnen.   ca. 7% ca. 15% ca. 30% ca. 70% ca. 100%   Lösung: 11 Millionen Diesel-PKW verbrauchen bei 15000 km/Jahr und 7 l/100 km ca. 11,55 Mrd. Liter Biodiesel. Die Gesamt-Biodiesel-Produktion beträgt bei 1.550 l/ha und 1,12 Mio ha Anbaufläche ca. 1,74 Mrd l. Das entspricht einem Anteil von ca.15 % . Übrigens: In dieser Berechnung fehlen die 5 Mio. Nutzfahrzeuge (Traktoren, Busse, Mähdrescher etc.), die überwiegend auch mit Diesel-Kraftstoff betankt werden. Da Diesel-Fahrzeuge technisch umgerüstet werden müssen, um reinen Biodiesel tanken zu können, hat die Bundesregierung eine Zwangsbeimischung von 5 % Biodiesel zu normalem Diesel beschlossen, die ohne Umrüstung der PKW/LKW möglich ist. Der Primärdieselkraftstoffverbrauch liegt in Deutschland bei ca. 36 Mrd. Liter Diesel . Eine 5 %-ige Beimischung entspricht damit ca. 1,8 Mrd Liter. Das wird von der heimischen Produktion knapp gedeckt. Aus finanziellen Gründen wird aber ein Teil des Bedarfs aus dem Ausland zugekauft.
Frage 3 (Klassenstufe 11)
	Rapsöl muss chemisch in Biodiesel umgewandelt werden. Bei der Synthese von Biodiesel entsteht ein Nebenprodukt in sehr großen Mengen.   Wie heißt das Nebenprodukt und für welche weiteren Zwecke lässt es sich in der chemischen Industrie verwenden?       Lösung: Seit 1995 wird aus Pflanzenölen der sogenannte Biodiesel (Fettsäuremethylester) in großen Mengen hergestellt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Glycerin. Bei der Herstellung von einer Tonne Biodiesel entstehen etwas mehr als 100 kg Glycerin (bezogen auf das eingesetzte Pflanzenöl entsteht etwa 10 % Glycerin). Glycerin wird zur Herstellung von Kunststoffen (z.B. Polyurethan) und Farbstoffen benötigt. Weiterhin findet es Anwendung in Salben, als Feuchthaltemittel (z.B. Tabak), als Frostschutzmittel, als Bremsflüssigkeit, sowie für die Synthese von Sprengstoffen. Auf Grund des Überangebotes von Glycerin und dem damit einhergehendem Preisverfall wird zunehmend Glycerin in Biogasanlagen entsorgt. Dazu versucht man neue stoffliche Verwertungsgebiete für Glycerin zu finden. Aktuell ist dieses Problem eine höchstinteressante Aufgabe für die Grundlagenforschung der Chemie.