Bio-Alkohol

Bio-Alkohol
Dieser Artikel behandelt das umgangssprachlich als Alkohol bezeichnete Ethanol; Zu der gleichnamigen Stoffklasse siehe Alkohole.
Strukturformel
Strukturformel des Ethanols
Allgemeines
Name Ethanol
Andere Namen
  • Ethylalkohol
  • Äthanol (nicht mehr gebräuchlich)
  • Äthylalkohol (nicht mehr gebräuchlich)
  • Weingeist
  • Spiritus (durch Zugabe von u.a. Methylethylketon nicht zum Verzehr geeignet)
  • Alkohol (umgangssprachlich)
Summenformel C2H6O
CAS-Nummer 64-17-5
PubChem 702
Kurzbeschreibung farblose, charakteristisch riechende Flüssigkeit
Eigenschaften
Molare Masse 46,07 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig
Dichte

ca. 0,79 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt

−114 °C[1]
Siedepunkt

78 °C[1]
Dampfdruck

58 hPa (20 °C)[1]
pKs-Wert

16 [2]
Löslichkeit

beliebig mit Wasser mischbar[1]
Leitfähigkeit leitet elektrischen Strom nicht
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [3]
Leichtentzündlich
Leicht-
entzündlich
(F)
R- und S-Sätze R: 11
S: (2)-7-16
MAK

500 ml·m−3 bzw. 960 mg·m−3[1]
WGK 1 (schwach wassergefährdend)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ethanol ist eine farblose, leicht entzündliche Flüssigkeit mit brennendem Geschmack sowie charakteristischem, ölig-angenehmem Geruch. Umgangssprachlich wird es als Alkohol bezeichnet. Ältere Nomenklaturen verwendeten die Bezeichnungen Äthanol, Äthylalkohol oder Ethylalkohol. Umgangssprachlich gibt es noch ältere Bezeichnungen wie Weingeist und Spiritus (lateinisch „Geist“). In den Chemie wird Ethanol oft mit EtOH abgekürzt und in der Alltagsmedizin mündlich mit C2 bezeichnet (als Verkürzung der Summenformel C2H6O).

Bekannt ist Ethanol vor allem als Trinkalkohol, der als Genussmittel (z. B. Wein, Bier, Likör) klassifiziert wird. Er ist allerdings zugleich ein Rauschmittel, sein Konsum ist in den meisten Staaten erlaubt. Das Führen von Fahrrädern, Kraftfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen unter Alkoholeinfluss ist jedoch meist unter Strafe gestellt.

Die Hauptverwendungen von Ethanol betreffen neben der Genuss- und Lebensmittelindustrie vor allem in den letzten Jahren die Nutzung als Biokraftstoff in Form von Bioethanol. Außerdem handelt es sich um ein organisches Lösungsmittel sowie eine Plattformchemikalie für die chemische Industrie.

Inhaltsverzeichnis

Systematik

Ethanol (C2H5OH) gehört zu den n-Alkanolen. Es leitet sich von dem Alkan (gesättigten Kohlenwasserstoff) Ethan (C2H6) ab, in dem formal ein Wasserstoffatom durch die funktionelle Hydroxylgruppe (-OH) ersetzt wurde. Zur Benennung wird dem Namen Ethan das Suffix -ol angehängt.

"Ethanol" steht umgangssprachlich für „Alkohol“; die fachsprachliche Bezeichnung „Alkohole“ bezeichnet dagegen eine chemische Stoffklasse, deren Vertreter mindestens eine funktionelle Hydroxylgruppe trägt und wo sich an demselben Kohlenstoffatom kein höherwertiger Substituent befindet.

Wortherkunft Alkohol

Im Arabischen stand ‏الكحل‎ al-kuhl ursprünglich für Augenschminke und Antimonpulver. Alkohol war die „geistige Essenz“, die für die „irdene Essenz“ als Lösungsmittel diente und übernahm daher den Namen (im heutigen Arabisch bedeutet ‏الكحول‎ al-kuhul jedoch Alkohol). Nach Europa gelangte dieser Begriff während der langen arabischen Herrschaft in Spanien. In der spanischen Sprache bedeutete alcohol ursprünglich feines, trockenes Pulver, was in die Alchemistensprache Eingang fand.

Kulturgeschichte des Alkohols

Ethanol entsteht schon auf natürlichem Wege bei der Vergärung zuckerhaltiger Früchte. Auf diese Weise wurden wohl unabhängig voneinander, schon in einem frühen Stadium der Geschichte, Menschen auf diese Substanz aufmerksam.[4] Laut Josef H. Reichholf (2008) geht der Ackerbau (und damit die Sesshaftwerdung) sogar in erster Linie aufs Bierbrauen zurück, da Met („Wein“ aus dem Honig wilder Bienen) nie ausreichend zur Verfügung stehen konnte. So finden sich in ägyptischen Schriftrollen der III. Dynastie[5] sowie auf alt-mesopotamischen Keilschrifttafeln[6] Hinweise auf die Herstellung alkoholischer Getränke. Auch in der Bibel wird der Alkohol erwähnt, siehe zum Beispiel 1. Buch Mose (Gen. 9,18–29).

Biere, später auch Weine wurden mit Hilfe von Wildhefen erzeugt. Meist hatten solche Alltagsgetränke einen deutlich geringeren Alkoholgehalt als heute, da die Wildhefen ab einer bestimmten Alkoholkonzentration die Umwandlung von Zucker in Alkohol einstellen, weil sie sich ansonsten selbst vergiften würden. Durch jahrhundertelange Züchtung tolerieren heutige Hefestämme höhere Alkoholgehalte.

Auch in diesen alten Zeiten wurde Alkohol bereits aufgrund seiner berauschenden Wirkung getrunken. So heißt es in einem ägyptischen Text über das Verhalten junger Männer:

Du verlässt die Bücher und gehst von Schenke zu Schenke; der Biergenuss allabendlich, der Biergeruch verscheucht die Menschen von dir.[5]

In der Antike wurde der Wein schließlich ein wesentlicher Bestandteil römischer und griechischer Kultur. Beide Kulturen bedachten ihn mit einer eigenen Gottheit: Bacchus bzw Dionysos. Ebenso sahen die Germanen den Met, der ebenfalls zu den frühesten alkoholischen Getränken gehört, als Geschenk der Götter an.

Vermutlich wurde im Gebiet der heutigen Türkei um etwa 1000 n. Chr. die Destillation von Wein zur Herstellung hochprozentiger Branntweine entwickelt[4]. So war es möglich, den Spiritus vini (Geist des Weines) aus Wein herzustellen. In Ostasien wurden schon früh Weine aus Litschi und Pflaumen hergestellt sowie der Sake, ein warm genossener Reiswein (eigentlich gehört Sake aber zu den bierartigen Getränken).

Während des Dreißigjährigen Krieges stieg in Mitteleuropa der Bedarf an berauschenden Getränken (Verarmung, Zerrüttung), während das Angebot stagnierte (Ernteausfälle, Rückgang des Weinbaus, Unsicherheit des Transportes). Mit Branntwein konnte dem am leichtesten begegnet werden. Der Handel, z.T. auch die Produktion der Spirituosen lagen damals oft in den Händen von Juden.

Mitte des 18. Jahrhunderts vergrößerte sich mit der Neuen Welt die landwirtschaftlich nutzbare Fläche des Königreichs England um ein Vielfaches. Dies führte in der Folge zu sinkenden Getreidepreisen und einer damit verbundenen Verarmung der Unterschicht. Die Überproduktion an Getreide wurde zum Teil zur Herstellung von Gin genutzt, der in den Armenvierteln des Mutterlandes dankbare Abnehmer fand. Zeitweise kostete eine Kalorie Gin weniger als eine Kalorie Brot[7]. In der Folge entwickelte sich die Gin-Krise, welche die damalige Regierung erst durch eine Reihe von Gesetzen (hohe Steuern auf Gin, Erschwerung des Handels, Ausgabe von Lizenzen für Händler, etc.) beenden konnte. Erst aus dieser Zeit finden sich die ersten Schriften, die sich mit Alkoholabhängigkeit und deren Folgeerkrankungen beschäftigen. Ebenso wurde vor diesem Hintergrund Alkohol zum ersten Mal als Ursache für gesellschaftliche Probleme und Fehlentwicklungen verstanden[7].

Während sich der Alkoholkonsum Mitte des 19. Jahrhunderts wieder verringerte, begann mit der Industrialisierung wiederum eine Zeit, in der sehr billiger Alkohol auf breite verarmte Bevölkerungsschichten traf. Die industrielle Produktion und die, vor allem nach dem Zweiten Weltkrieg einsetzende, massive Vermarktung der alkoholischen Getränke führten zu einem großen Überangebot in der 1. und 2. Welt. So wurden die Frauen und seit kurzem die Jugendlichen zu Zielgruppen der Nachfrage- und Absatzförderung. Inzwischen zählt man die alkoholbedingten Schäden zu den Zivilisationskrankheiten.

Konsum in Deutschland

In Deutschland liegt der Konsum reinen Alkohols, der über alkoholhaltige Getränke stattfindet, seit 1970 bis 2006 stabil bei 10,1 l pro Jahr und Kopf. Damit zählt Deutschland zu den fünf Ländern weltweit, die den höchsten Alkoholkonsum aufweisen. Stark gestiegen ist seit 2004 der Anteil der jugendlichen Alkoholtrinker. Bei der Gruppe mit einem Alter zwischen 12 und 15 bzw. zwischen 16 und 19 Jahren stieg der wöchentliche Konsum von 14,1 auf 20,9 g/Woche bzw. von 65,5 (2001) auf 97,5 g/Woche (2004). Auch liegt der Anteil und die konsumierte Menge bei männlichen Alkoholtrinkern in jeder Altersgruppe höher als bei den Frauen.[8]

Vorkommen in Lebensmitteln und Getränken

Diverse Spirituosen
Scotch Whisky

Alkohol ist ein in reifen Früchten und Säften natürlich vorkommendes Produkt der alkoholischen Gärung. Wegen seiner berauschenden Wirkung werden alkoholische Getränke industriell erzeugt. Alkohol ist die am weitesten verbreitete Droge weltweit. Regelmäßiger Konsum von Alkohol kann zu Alkoholismus führen.

Volumenanteile

Alkoholgehalte (mit Angabe des Alkoholgehaltes in Volumenprozent):

  • Brot: bis 0,3 % Vol.
  • Apfelsaft: bis 0,4 % Vol.
  • alkoholfreies Bier: bis 0,5 % Vol.
  • Sauerkraut: 0,5 % Vol.
  • Traubensaft: bis 0,6 % Vol.
  • reife Banane: bis 1 % Vol. (durchschnittlich 3 ml)
  • reifer Kefir: bis ca. 1 % Vol.
  • Bier
    • Leichtbiere: 1–3,5 % Vol.
    • Vollbiere: ca. 3–5 %, meist um 5 % Vol.
    • Starkbiere: 6–12 % Vol.
  • Weine: 7–14 %, Vol. meist um 12 % Vol. und mehr bei Rotweinen
  • Liköre: ca. 15–75 % Vol., meist unter 30 % Vol.
  • Spirituosen: ca. 30–80 % Vol., meist ca. 40 % Vol.

Herstellung

Zum ersten Mal ist die Gewinnung von reinem Alkohol dem persischen Arzt, Naturwissenschaftler, Philosophen und Schriftsteller Abu Bakr Mohammad Ibn Zakariya al-Razi († 925) durch die Destillation aus Wein gelungen (siehe auch alkoholische Gärung).

Herstellung durch Gärung und Synthese

Ablauf der alkoholischen Gärung

Ethanol entsteht unter anderem bei der Vergärung von zucker- oder stärkehaltigen Materialien durch Hefe oder Bakterien. Daher wird dieser Prozess kontrolliert mit einer Reihe von Nahrungsmitteln durchgeführt, wodurch zum Beispiel Wein (aus Weintrauben) oder Bier (aus Malz und Hopfen) entstehen. Bei einer Ethanolkonzentration nahe 15 Prozent beginnen Hefezellen und Bakterien abzusterben, weswegen durch Gärung keine höhere Konzentration erreicht werden kann.

Durch Destillation kann das Ethanol konzentriert werden. Auf diese Art gewonnene Getränke bezeichnet man als Spirituosen (z. B. Whisky, Cognac, Schnaps, Wodka oder Rum). Sie enthalten noch Aromen der verdampften Ausgangslösung, die zumeist ein Wein war. Liköre sind Spirituosen, die mit zuckerhaltigen, aromatischen Flüssigkeiten gemischt werden und daher eine niedrigere Ethanolkonzentration besitzen. Branntwein darf nur beschränkt privat hergestellt werden (max. 0,5 l Maische), es sei denn der Branntwein wird versteuert. Durch intensivere Destillation kann man nahezu wasserfreies Ethanol für technische Anwendungen gewinnen (Azeotrop).

Ethanol kann auch durch rein chemische Synthese aus Wasser und Ethen unter Zugabe von Schwefelsäure als Katalysator herstellt werden. Auf diese Weise wurde es lange Zeit im 20. Jahrhundert aus Erdöl für industrielle Zwecke hergestellt. Dadurch konnte man mit der Radiokohlenstoffdatierung nachweisen, wenn Wein oder Spirituosen mit industriellem Ethanol gepanscht wurden. Die Reaktion fand bei 300 °C und 70 Bar Druck statt.[9]

Inzwischen wird Ethanol hauptsächlich durch Gärung aus Biomasse gewonnen. Im Kontext der Erzeugung von Biokraftstoff spricht man dabei auch von Bioethanol. Agraralkohol ist Ethanol aus Agrarrohstoffen, das in landwirtschaftlichen Brennereien erzeugt wird.

Produktionsmengen

Weltweit werden etwa 330 Millionen hl (33 Mrd. l) Ethanol hergestellt, wovon mit 42 Mio. hl etwa 13 % auf die europäischen Länder fallen. Größte europäische Erzeuger sind Russland und Frankreich. Deutschland erzeugt jährlich fast 4 Mio. hl zu gleichen Teilen als Getränkealkohol und als Alkohol für chemisch-technische Zwecke, was einer Eigenbedarfsdeckung von etwa 62 % entspricht. Neben der Produktion von Neutralalkohol für Getränke, Lebensmittel und technische Zwecke fallen weltweit etwa 65 % auf die Herstellung von Kraftstoffethanol. In den USA wird der Aufbau neuer Produktionsanlagen für Ethanol derzeit besonders forciert, vor allem durch das Gesetz „Energy Policy Act“ (EPACT) von 2005, das den Ausbau von erneuerbaren flüssigen Energieträgern fördern soll. In Brasilien werden gegenwärtig ca. 21 Mrd. Liter Ethanol hergestellt. Im Jahre 2010 soll die Produktionsmenge bei ca. 30 Mrd. Liter liegen.

Produktion alkoholischer Getränke in Deutschland

In Deutschland wurden im Jahr 2006 allein an alkoholischen Getränken die folgende Mengen produziert:

Alkoholisches Getränk Mio. Liter
Branntwein 49
Wodka 44
Obstbranntwein 16
Bitter-, Kräuterliköre 89
Andere Liköre 67
Korn 61
Sekt 220
Wein 1000
Bier 10000

Destillation

Ethanol ist in jedem beliebigen Verhältnis mit Wasser löslich. In der chemischen Synthese kann die Anwesenheit von Feuchtigkeit jedoch gravierende Nachteile haben. Großtechnisch erfolgt daher die Herstellung reinen Ethanols durch azeotrope Rektifikation. Die Anlage besteht hauptsächlich aus zwei Rektifikationssäulen. In der Haupttrennsäule erfolgt die normale Rektifikation des Ethanol-/Wasser-Gemischs bis in die Nähe des azeotropen Punkts. Das Sumpfprodukt ist Wasser.

Dem Kopfprodukt (95,6 % Ethanol und 4,4 % Wasser) wird der Hilfsstoff Cyclohexan beigemischt. Dieses Dreistoffgemisch gelangt in die Hilfsstoff-Trennsäule. Dort erfolgt eine Auftrennung in den im Sumpf anfallenden reinen Alkohol sowie in ein Cyclohexan/Wasser-Gemisch als Kopfprodukt. Cyclohexan und Wasser sind im flüssigen Zustand nicht mischbar und trennen sich nach der Kondensation in einem Abscheider (Dekanter). Der Hilfsstoff Cyclohexan wird am Einlauf der Hilfsstoff-Trennsäule wieder dem zuströmenden azeotropen Ethanol/Wasser-Gemisch beigefügt. Er läuft im Kreislauf im oberen Bereich der Hilfsstoff-Trennsäule und wird deshalb auch als „kopflaufender Hilfsstoff“ bezeichnet.

Bei Temperaturen um −20 °C (Gefrierschrank) verdunstet Ethanol (96 %) kaum noch und zeigt eher zähflüssige Eigenschaften. Bei −70 °C (durch Trockeneis) wird es noch zähflüssiger (Kühlol).

Verwendung außerhalb der Genuss- und Nahrungsmittelindustrie

Die Hauptmenge des produzierten Ethanols wird in Form von alkoholischen Getränken für Genusszwecke verbraucht. Es dient weiterhin als Lösungsmittel sowohl für Konsumprodukte u. a. im Haushalt (Parfüm, Deodorant), als auch für medizinische Anwendungen (Medikamente, Desinfektionsmittel) sowie in der Industrie selbst ebenfalls als Lösungsmittel und allgemein als Brennstoff. Für technische Anwendungen wie Kraftstoff, Lösungsmittel oder Brennspiritus werden Ethanol Vergällungsmittel beigemischt, wodurch diese ungenießbar werden und in Deutschland nicht mehr der Branntweinsteuer unterliegen.

Lichtspektrum einer blau leuchtenden Spiritusflamme

Haushalts- und Konsumprodukte

Ethanol findet u. a. als hervorragendes Lösungsmittel überall im Haushalt Verwendung, so als

  • Träger für Geruchsstoffe (Parfüm, Deodorant, Duftspray)
  • Reinigungsmittel (z.B. Glas, Chrom, Kunststoff, Scheibenwaschanlage, Fleckenentferner)
  • Frostschutzmittel
  • Lebensmittelzusatz (Portweinen und anderen Südweinen wird Ethanol zugegeben (Aufspritung), um zum gewünschten Zeitpunkt den Fermentationsprozess zu beenden[10]; auch kann Ethanol zur Haltbarmachung anderer Lebensmittel zugesetzt werden[11])
  • Brennstoff

Medizin

  • Die Wirksamkeit als Desinfektionsmittel oder Antiseptikum (etwa zur Händedesinfektion) hängt von der Konzentration des Ethanol-Wasser-Gemisches ab. Bei einem optimalen Alkoholgehalt zwischen 50 und 80 %[12] wird die Bakterienhülle zerstört und Ethanol wirkt damit tödlich. Alle Bakterien einschließlich der Tuberkelbakterien werden innerhalb einer Minute durch Denaturierung der Bakterienzellwand abgetötet (Bakterizidie). Eingeschränkt wirksam ist er gegen Viren, nicht wirksam gegen Bakterien-Endosporen. Bei offenen Wunden sollte das Gemisch nicht eingesetzt werden (Brennen). Lösungen mit über 80 % Alkoholgehalt zeigen eine noch stärkere Wirkung, aber werden aufgrund der mangelnden Hautverträglichkeit nicht regelmäßig eingesetzt. Wasserfreies Ethanol härtet die Bakterienhülle, die Bakterien bleiben dadurch am Leben.[13] Das Trinken von Ethanol oder alkoholischen Getränken wirkt nicht antiseptisch. Getränke mit einem Ethanolgehalt von weniger als 20 % töten praktisch keine Keime ab. Durch Kombination mit Alkalien (etwa 1 %) oder Peroxycarbonsäuren (0,2 bis 0,5 %) wird die Wirksamkeit – auch gegen Viren und Sporen – stark verbessert.[12]
  • Viele flüssige Medikamente enthalten Ethanol als Lösungsmittel oder Lösungsvermittler, da die wirksamen Substanzen in Wasser schlecht oder unlöslich sind. Ethanol selbst ist mit Wasser beliebig mischbar. Es ist dadurch eine wichtige Trägersubstanz bei der Herstellung pflanzlicher Medikamente (Phytomedizin).
  • Durch Einreiben der Haut mit hochprozentiger Ethanollösung (z. B. Franzbranntwein) wird die Durchblutung gefördert.
  • Eine weitere Anwendung ist der Einsatz von Ethanol zur Behandlung von Insektenstichen. Ein alkoholgetränktes Tuch wird dazu einige Zeit auf den frischen Stich gelegt. Die Schmerzlinderung geschieht aufgrund der kühlenden Wirkung der Ethanollösung; der Juckreiz wird unterdrückt. Eine chemische Veränderung oder Inaktivierung von Giften bewirkt Ethanol jedoch nicht.
  • Bei einer Vergiftung mit Methanol wird als erste Maßnahme Ethanol intravenös gegeben, sodass es die Umwandlung von Methanol über das Enzym Alkoholdehydrogenase in das giftige Methanal vorläufig verdrängt. Ethanol bindet ca. 25-mal stärker an Alkoholdehydrogenase als Methanol.[15]
  • Bei einer schweren Alkoholsucht kann ein Alkoholprädelir mit Ethanol unterbrochen werden, um eine akute Zweiterkrankung ohne die sonst auftretenden Symptome behandeln zu können.
  • Ethanol und ethanolhaltige Getränke dürfen nicht zur Aufwärmung nach einer Unterkühlung gegeben werden, da es die Symptome nur forciert. Das angebliche Fässchen Rum bei den Bernhardiner-Hunden als Ration für Unterkühlte ist daher vom medizinischen Standpunkt lebensgefährlich.

Ethanol als Kraftstoff

Hauptartikel: Ethanol-Kraftstoff, Bioethanol und Cellulose-Ethanol

Ethanol findet als Ethanol-Kraftstoff in Form des biogenen Bioethanol Verwendung als Kraftstoff für Otto-Motoren, wobei vor allem Mischungen mit Benzin vorliegen. Dafür kann sowohl fossiles als auch aus regenerativer Biomasse hergestelltes Bioethanol verwendet werden, da es chemisch gesehen keinen Unterschied zwischen beiden Arten gibt. Aufgrund der Verfügbarkeit, der Herstellungskosten und politischer Fördermaßnahmen wird heute vor allem Bioethanol verwendet, das auf der Basis von fermentierbarem Zucker (Zuckerrohr und Zuckerrübe) und Stärke (vor allem Mais- und Weizenstärke) erzeugt wird. Als Zukunftsoption wird zudem die Nutzung von Cellulose-Ethanol aus Holz diskutiert.

Ethanol wird vor allem als Beimischung zu herkömmlichem Kraftstoff genutzt, beispielsweise in einer Konzentration von 5 % Ethanol (E5 als Beimischung in gewöhnlichem Fahrzeugbenzin) oder 85% Ethanol (als E85 für dafür geeignete Fahrzeuge). Im Zusammenhang mit dem Kyoto-Protokoll wird heute häufig über die Herstellung und den Einsatz biogener Treibstoffe (Biokraftstoffe) und die Reduzierung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen pro gefahrenem Kilometer debattiert.

Ethanol wurde nach einer Entwicklung von Wernher von Braun zudem bis in die 1950er-Jahre als Treibstoff für die Raketen der Typen A1, A2, A3, A4, A4b und A5 verwendet. Im Unterschied zu Benzin kann es durch Verdünnen mit Wasser für Testzwecke leicht der Brennwert heruntergesetzt werden, um bei Probeläufen von Triebwerken Explosionen zu verhindern, zum anderen war Ethanol während des Zweiten Weltkriegs leicht aus landwirtschaftlichen Produkten gewinnbar, im Gegensatz zum knappen Benzin.

Weitere Nutzung von Alkohol

Ethanol ist ein wichtiges Lösungsmittel und Zwischenprodukt in der Chemischen Industrie.

Besteuerung und Vergällung

Grundsätzlich unterliegt Ethanol in Deutschland der Branntweinsteuer. Diese beträgt derzeit € 13,03 / Liter reinem Alkohol und wird in Deutschland von der Zollverwaltung beim Hersteller erhoben.

Die Verwendung von Ethanol ist für technische Zwecke (Druckerei, Lackherstellung, Reinigungsmittelproduktion, Kosmetik und ähnliche) und als Brennspiritus steuerfrei möglich. Um zu verhindern, dass dieses Ethanol ohne Entrichtung der Steuer als Genussmittel getrunken oder solchen beigefügt wird, wird unversteuerter Alkohol unter Zollaufsicht vergällt. Vergällung bedeutet, dass Ethanol mit anderen Chemikalien, wie beispielsweise MEK (Methylethylketon = 2-Butanon, mit zwei weiteren branntweinsteuerrechtlich vorgeschriebenen Markierungskomponenten), Petrolether, Cyclohexan, Phthalsäurediethylester (Diethylphtalat) oder ähnlichem versetzt wird, um es für den menschlichen Genuss unbrauchbar zu machen.

Bei dem in Form von Brennspiritus als Brennstoff verwendeten Ethanol, beispielsweise für Rechauds sowie Camping- und Expeditionskocher, wird dem Ethanol zusätzlich zum MEK noch das extrem bittere Denatoniumbenzoat (1 Gramm/100 Liter) beigemischt. Die früher übliche Verwendung von Pyridinen als Vergällungsmittel für Brennspiritus ist branntweinsteuerrechtlich zwar immer noch erlaubt, diese werden aber wegen ihrer gesundheitlichen Bedenklichkeit seit ca. 1993 von deutschen Herstellern nicht mehr eingesetzt.

Zu beobachten ist zudem, dass einige Spiritusabfüller, vermutlich aus Kostengründen, dem Ethanol diverse Fremdstoffe, Regenerate etc. beimischen. Abfüller, die in ihrem Produkt nur Ethanol verwenden, werden dies zumeist durch die Kennzeichnung „UN 1170“ auf der Flasche deutlich machen.

Die Vergällungsmittel haben meist ähnliche Siedepunkte wie Ethanol, so dass sie sich durch Destillieren nur schwierig entfernen lassen. Die Vergällungsmittel Diethylphtalat (Verwendung auch als Weichmacher) und MEK stellen ein Problem bei der Verwendung als Reinigungsmittel dar: Farben und Lacke, die an sich resistent gegen Ethanol sind, können erweichen oder angegriffen werden.

Brennspiritus ist nicht zu verwechseln mit sogenanntem Trockenspiritus, leicht entzündlichen weißen Würfeln, die meistens aus Urotropin (Hexamethylentetramin) oder dem Tetramer des Alkanals Ethanal, Metaldehyd, bestehen. Ein bekanntes Produkt ist der Trockenbrennstoff Esbit.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Flammpunkt 12 °C
Zündtemperatur 425 °C (DIN 51794)
Explosionsgrenzen untere: 2,5 Vol.-%/obere: 15 Vol.-%
Schallgeschwindigkeit 1180 m·s−1 (20 °C)
Temp.-Abhängigkeit: −3,6 m·s−1·°C−1
Energiedichte pro kg 7,44 kWh·kg−1 = 26,78 MJ·kg−1
Energiedichte pro Liter 5,87 kWh·l−1 = 21,14 MJ·l−1
dynamische Viskosität 1,2 · 10−3 Pa·s (20 °C)
kinematische Viskosität 1,52 · 10−6 m2·s−1 (20 °C)
Oberflächenspannung 0,02255 N·m−1 (20 °C)
Brechungsindex 1,359
Biologische Abbaubarkeit 94 % (OECD 301 E)
UN-Nummer 1170
Gefahrennummer 30 + 33

Herausragendes Merkmal des Ethanols ist seine Hydroxylgruppe. Da ein Sauerstoff-Atom Elektronen stärker anzieht als Wasserstoff und Kohlenstoff, resultiert eine asymmetrische Verteilung der Elektronendichte entlang dieser Bindung: Es bildet sich ein molekularer Dipol. Dieser verleiht Ethanol seine typischen Eigenschaften. Zum einen ziehen sich die Dipole auf molekularer Ebene gegenseitig an, so dass eine vergleichsweise hohe Siedetemperatur von 78 °C resultiert (Sp Ethan −88,6 °C), zum anderen ist Ethanol mit Flüssigkeiten mischbar, die ähnliche Dipoleigenschaften aufweisen (Wasser, Methanol, …), man spricht von Hydrophilie. Gleichzeitig besitzt das Molekül einen organischen Rest, der ihm eine begrenzte Mischbarkeit mit rein lipophilen Substanzen verleiht. Aus diesem Grund ist Ethanol in der Chemie ein wichtiges Lösungsmittel, so werden viele Pflanzenauszüge oder andere Medikamente als alkoholische Lösung angeboten.

Säure-Base-Aktivität

Die OH-Gruppe des Ethanols ist mit einem pKs-Wert von 16[2] sehr schwach sauer, d. h., sie ist mit extrem starken Basen (wie etwa den Alkalimetallen Natrium und Kalium) in der Lage, ein Proton (H+) abzuspalten. In der Chemie überführt man den Alkohol durch Umsetzen mit Alkalimetallen quantitativ in seine deprotonierte Form, das Ethanolat-Ion (CH3CH2O−). Die Reaktion verläuft unter Entwicklung von Wasserstoff:

\mathrm{2 \ CH_3CH_2OH + 2 \ Na \longrightarrow 2 \ CH_3CH_2O^- + 2 \ Na^+ + H_2}
Ethanol und Natrium reagieren zu Natriumethanolat und Wasserstoff.

Nukleophile Substitution

In aprotischen Lösungsmitteln reagiert Ethanol mit Halogenwasserstoffen über eine nukleophile Substitution zu Ethylhalogeniden:

\mathrm{CH_3CH_2OH + HCl \longrightarrow CH_3CH_2Cl + H_2O}
Ethanol und Chlorwasserstoff reagieren zu Ethylchlorid und Wasser.
\mathrm{CH_3CH_2OH + HBr \longrightarrow CH_3CH_2Br + H_2O}
Ethanol und Bromwasserstoff reagieren zu Ethylbromid und Wasser.

Ethylhalogenide können auch spezifischer durch Halogenierungsreagenzien wie Thionylchlorid oder Phosphortribromid gebildet werden.

Veresterung

Säurekatalysiert reagiert Ethanol mit Carbonsäuren zu Ethylestern:

\mathrm{RCOOH + HOCH_2CH_3 \longrightarrow RCOOCH_2CH_3 + H_2O}
Carbonsäuren reagieren mit Ethanol zu Ethylestern und Wasser.

Ethylester finden Verwendung als Zusätze für Kosmetika, sowie Geruchs- und Geschmacksstoffe.

Dehydratation

Sehr starke Säuren, wie Schwefelsäure, können eine Dehydratation des Ethanols katalysieren. Es bilden sich entweder Diethylether oder Ethen:

\mathrm{2 \ CH_3CH_2OH \longrightarrow CH_3CH_2OCH_2CH_3 + H_2O}
Ethanol kondensiert zu Diethylether unter Abspaltung von Wasser.
\mathrm{CH_3CH_2OH \longrightarrow H_2C=CH_2 + H_2O}
Ethanol spaltet in einer Eliminierungsreaktion Wasser unter Bildung einer Doppelbindung ab.

Welches Produkt sich formt, hängt im Wesentlichen von weiteren Reaktionsbedingungen, wie Temperatur oder Konzentrationen ab. Bei der Reaktion kann weiterhin das hochgiftige Diethylsulfat entstehen.[16]

Oxidation

Ethanol ist thermodynamisch instabil und kann daher bei Anwesenheit von Luftsauerstoff bereits bei Raumtemperatur über Acetaldehyd bis hin zur Essigsäure oxidiert werden. Derartige Reaktionen werden beispielsweise in biologischen Systemen von Enzymen katalysiert. Im Labor dienen kräftige anorganische Oxidationsmittel wie Chromsäure oder Kaliumpermanganat zur Oxidation zu Essigsäure. Die teilweise Oxidation bis zum Acetaldehyd gelingt mit schwächeren Oxidationsmitteln, etwa mit Pyridiniumchlorchromat (PCC).

Verbrennung

Die Oxidation des Ethanols muss nicht auf der Stufe der Essigsäure stehenbleiben. Unter geeigneten Bedingungen, beispielsweise bei hohen Temperaturen, verbrennt Ethanol unter Flammenbildung bei vollständiger Oxidation mit einem Heizwert von etwa 30 MJ/kg zu Kohlendioxid und Wasser:

\mathrm{CH_3CH_2OH + 3 \ O_2 \longrightarrow 2 \ CO_2 + 3 \ H_2O}

Volumenkontraktion

Ethanol ist in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar. Durch Kontraktion kommt es dabei zu einer Abnahme des Gesamtvolumens, das theoretisch aus der Summe der Einzelvolumina entstehen müsste. Mischt man 50 ml Ethanol mit 50 ml Wasser erhält man nur 97 ml Ethanol-Wasser-Gemisch.

Physiologisches

Aufnahme und Abbau

Ethanol ist ein Körpergift, das Rezeptoren im Gehirn hemmt und so zu Rauschzuständen führt. Der Alkohol wird im gesamten Verdauungstrakt aufgenommen. Dies beginnt in geringem Umfang bereits in der Mundschleimhaut. Der dort aufgenommene Alkohol geht direkt in das Blut über und wird damit über den gesamten Körper einschließlich des Gehirns verteilt. Der im Darm aufgenommene Alkohol gelangt dagegen zunächst mit dem Blut in die Leber, wo er teilweise abgebaut wird. Die Alkoholaufnahme wird durch Faktoren, die die Durchblutung steigern, erhöht, beispielsweise Wärme (Irish Coffee, Grog), Zucker (Likör) und Kohlenstoffdioxid (aus Kohlensäure in Sekt); Fett verlangsamt dagegen die Aufnahme. Dies führt aber nicht zu einer niedrigeren Resorption des Alkohols insgesamt, sondern nur zu einer zeitlichen Streckung.[17]

In der Leber wird der Alkohol - wie andere wasserlösliche Gifte - durch die Enzyme Alkoholdehydrogenase (ADH) und Katalase sowie das MEOS-System zu Ethanal (Acetaldehyd, H3C-CHO) abgebaut, um weiter durch Acetaldehyddehydrogenase zu Essigsäure oxidiert zu werden. Die Essigsäure wird über den Citratzyklus und die Atmungskette in allen Zellen des Körpers unter Energiegewinnung zu CO2 veratmet. Die Leber kann bei erheblich gesteigertem, regelmäßigem Konsum ihre Abbauaktivität in geringem Maße anpassen. Das Zwischenprodukt Ethanal ist auch für die so genannten „Kater“-Symptome wie Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen[18] mitverantwortlich. Der Abbau des Ethanals wird durch Zucker gehemmt, daher ist der Kater bei süßen alkoholischen Getränken, insbesondere Likör, Bowlen und manchen Sektsorten besonders intensiv.

Die Abbaurate durch die Alkoholdehydrogenase ist innerhalb gewisser Grenzen konstant. Sie beträgt zwischen 0,1 und 0,3 ‰ des Blutalkoholspiegels pro Stunde (je nach Körpergewicht), wobei die Abbauzeiten von Männern und Frauen geringfügig variieren.[19] Eine Flasche Bier (½ l, 16 g Alkohol) wird danach in 1–2 Stunden abgebaut. Bei Männern findet sich eine leicht erhöhte Aktivität der gastrischen Alkoholdehydrogenase im Magen, mit der Folge einer geringfügigen Beschleunigung des Alkoholabbaus. Hochdosierte Aufnahme von Fructose kann bei manchen Menschen durch Unterstützung des Katalase-Ethanolabbaus zu einer schnelleren Metabolisierung führen.[18] Bei höherer Alkoholkonzentration oder bei chronischen Trinkern wird der Alkohol zusätzlich über das mikrosomale Ethanol oxidierende System (MEOS) abgebaut. Dabei wird Ethanol in den Mikrosomen der Leberzellen durch Cytochrom P450 (CYP2E1) unter Sauerstoffverbrauch ebenfalls zu Ethanal oxidiert. Dieser Effekt gepaart mit einer Desensibilisierung des vegetativen Nervensystems führt zu einer höheren Alkoholresistenz bei „trainierten Trinkern“ und „Spiegeltrinkern“. Diese Desensibilisierung durch Gewöhnung kann so weit gehen, dass Trinker mit zwei und mehr Promille keinerlei Verhaltensauffälligkeiten zeigen.

Andere Alkohole aus unsauber destillierten Spirituosen, die so genannten Fuselöle, werden ebenfalls durch die Alkoholdehydrogenase bzw. Acetaldehyddehydrogenase abgebaut. Dieser Abbau tritt damit zum Abbau des Ethanols in Konkurrenz, welcher in Folge dessen langsamer abgebaut wird. Etwa fünf Prozent des Ethanols werden über Urin, Schweiß und Atemluft abgegeben.

Blut- und Atemalkohol

Alkotester Dräger 7310

Ein objektives Maß für die alkoholische Beeinflussung stellt die Alkoholkonzentration im venösen Blutkreislauf und in der Atemluft dar, wobei nur begrenzte Aussagen über die physiologische Beeinträchtigung möglich sind, da diese stark von individuellen Einflüssen, insbesondere der Alkoholgewöhnung, abhängen.

Die Höhe der Blutalkoholkonzentration (BAK) bzw. der Atemalkoholkonzentration (AAK) ist mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit mit dem Risiko von Ausfallerscheinungen oder Unfällen gegenüber dem nüchternen Zustand verbunden, die die Grundlage der gesetzlichen Promillegrenzen darstellen.

Die Blutalkoholkonzentration wird bei Männern wie folgt errechnet (nach Watson):

BAK = 0,8/[(2,447 - 0,09516 * Alter in Jahren + 0,1074 * Größe in cm + 0,3362 * Gewicht in kg)] * Alkohol in g

Die erreichbare BAK ist von der aufgenommenen Trinkmenge, der Körpermasse und dem Geschlecht abhängig, aber auch von Faktoren wie Statur und Alter sowie Füllzustand des Magens. Zur Berechnung der (nur theoretisch) maximal erreichbaren BAK dient die Widmarkformel. Als Maßeinheit dient das Massenverhältnis Milligramm Alkohol pro Gramm Blut (mg/g), besser bekannt als Promillewert.

Die AAK kommt dadurch zustande, dass in den Lungenbläschen (Alveolen) ein Übergang des Alkohols aus dem arteriellen Blutkreislauf in die eingeatmete Luft erfolgt, womit beim Ausatmen Alkohol abgegeben wird. Als Maßeinheit dient die Alkoholmenge in Milligramm pro Liter Atemluft (mg/l). Eine direkte Umrechnung von AAK in BAK ist nicht exakt möglich, da sich das Verhältnis zeitlich verändert. Daher existieren in der Bundesrepublik Deutschland zwei separate Grenzwerte, die juristisch gleichgesetzt sind und auf dem mittleren Verteilungsfaktor von 1:2000 beruhen. Damit entsprechen 0,5 mg/g BAK 0,25 mg/l AAK.

Unmittelbare physiologische Wirkung

Alkohol bewirkt situativ eine Betäubung, eine Stimulation oder auch einen Stimmungswandel.

Er führt auch zu einer Erweiterung insbesondere der peripheren Blutgefäße. Daraus ergibt sich ein Wärmegefühl beim Konsum alkoholhaltiger Getränke. Dabei wird die natürliche Regulierung des Wärmehaushalts bei niedrigen Temperaturen außer Kraft gesetzt. Zugleich wirkt Alkohol betäubend, so dass bedrohliche Kälte nicht mehr wahrgenommen wird. Daher können Erfrierungen bis hin zum Kältetod die Folge winterlichen Alkoholkonsums sein.

Problematisch ist auch die Kombination von Alkohol mit Medikamenten und anderen Drogen. Hier gibt es vielfältige Wechselwirkungen, die zu einer vorzeitigen und intensiveren Beeinträchtigung als bei reinem Alkoholkonsum führen können. Das beim Alkoholabbau gebildete Cytochrom P450 2E1 kann die Wirksamkeit von Medikamenten durch deren Abbau beeinträchtigen. Viele der „Drogentoten“ (insbesondere der angeblichen Heroinopfer) starben an einem Mischkonsum mit Alkohol.

Giftigkeit

Für den Menschen ist Ethanol giftig. Eine übermäßige Einnahme (über etwa 1 Promille Alkoholkonzentration im Blut) führt zu typischen Trunkenheitssymptomen wie Schwindel, Übelkeit, Orientierungsstörung, Redseligkeit und gesteigerter Aggressivität. Die Letale Dosis (LD) liegt etwa bei 3,0 bis 4,0 Promille für ungeübte Trinker. Es wurden jedoch schon Werte über 7 Promille gemessen.[20] Die LD50 beträgt für die Ratte 7060 mg/kg bei oraler Applikation.[21]

Die regelmäßige Einnahme kann zu einer Abhängigkeit (Alkoholkrankheit) führen. Dabei werden alle Zellen des Körpers geschädigt. Insbesondere leiden das Nervensystem und die Leber. Der Vitamin B1-Stoffwechsel wird durch langanhaltenden Alkoholkonsum geschädigt, diese Schädigung kann eine Polyneuritis auslösen. Epilepsie, Psychosen, soziale Vereinsamung und der verfrühte Tod können die Folge sein. Die Wernicke-Enzephalopathie findet sich bei etwa 15 % der verstorbenen Alkoholiker, und bildet zusammen mit dem Korsakow-Syndrom das Wernicke-Korsakow-Syndrom. Bekannt ist auch die Schädigung des Zentralnervensystems beim Delirium tremens. Diese Nervenerscheinung tritt beim Alkoholentzug des Körpers auf. In Deutschland sterben über 73.000 Menschen jährlich vorzeitig aufgrund ihres Alkoholmissbrauchs.[22].

Bei einer akuten Ethanolvergiftung hilft es, Erbrechen herbeizuführen. Das kann auch durch Auspumpen des Mageninhalts erfolgen. Danach sollte viel Wasser getrunken oder – falls nicht mehr möglich – intravenös physiologische Kochsalzlösung infundiert werden.

Wirkungen auf Nervensystem und Gehirn

Die akuten Wirkungen des Ethanols beruhen auf einer Schädigung von allen Körper- und vorwiegend Nervenzellen sowie auf einen Einfluss auf den Hirnstoffwechsel.[23] Dies führt zu der oft beobachteten Enthemmung, Beeinflussung des Gleichgewichtssinns und Sehvermögens (verengtes Blickfeld, Tunnelblick), der Muskelkontrolle und bis zu aggressivem Verhalten. Größere Mengen wirken akut betäubend und können zu Erinnerungslücken führen.[24]

In einer Studie mit etwa 2.800 Personen, die jeweils mindestens 55 Jahre alt waren, wurden zunächst zwischen 1987 und 1989 die Daten der Personen erfasst. Von 1993 bis 1995 wurden dann bei noch rund 1.900 der Versuchspersonen über eine Kernspintomographie die Schädigungen des Gehirns ermittelt. Bei der Datenaufnahme waren die Probanden je nach Alkoholkonsum in fünf verschiedene Gruppen eingeteilt worden. Dabei zeigte sich, dass auch bei geringer Alkoholaufnahme das Hirngewebe in geringem Maße schrumpfte; weiterhin war kein Zusammenhang zwischen der Menge des konsumierten Alkohols und der Anzahl von Hirn- oder Herzinfarkten nachweisbar.[25][26]

Starker Alkoholkonsum führt zu einem als Trunkenheit bezeichneten Zustand. Dieser ist einerseits durch körperliche Veränderungen wie etwa psychisch durch erhöhte Emotionalität, andererseits durch eine veränderte Bewusstseinswahrnehmung und verringerte geistige Leistungsfähigkeit gekennzeichnet. Dabei zeigen neue Studien, dass es dabei zu einer Verringerung der Aktivität der Gehirnregion kommt, die für das Erkennen von Gefahren benötigt wird.[27] Meistens führt erheblicher Alkoholkonsum zu Übelkeit und Erbrechen. Dabei wird allerdings nur der Teil des Alkohols ausgeschieden, der noch nicht in die Blutbahn gelangt ist.

In noch größeren Mengen setzt eine akute Alkoholvergiftung ein, die bis zum Koma oder dem direkten Tod führen kann. Besonders gefährlich ist der schnelle Konsum von hochprozentigen Spirituosen, da die Übelkeitsschwelle langsamer eintritt als ein lebensbedrohlicher Anstieg des Blutalkoholspiegels. Beim schnellen Trinken einer ganzen Flasche Schnaps, diese enthält 150–200 ml Ethanol, kann durch Lähmung des Hirnstammzentrums ein tödlicher Kollaps eintreten. Ferner kann eine zusätzliche Vergiftung drohen, wenn das Genussmittel mit größeren Mengen an Nebenprodukten verunreinigt ist wie Fuselalkoholen oder Methanol, die bei der Spirituosen zugrundeliegenden Destillation angereichert werden können.

Andere Auswirkungen und Schäden

Chronische Aufnahme von Ethanol schädigt neben Nervenbahnen und Leber vorwiegend Pankreas, Herz und Gehirn, [19] da diese Ethanol nicht zu Acetaldehyd oxidieren können. Es entstehen Fettsäureethylester, welche die Gewebe schädigen.[28]

Menge alkoholhaltiger Getränke Blutalkoholspiegel Wirkungen
1 Glas Bier (0,33 l) oder
0,2 l Wein		 < 0,2 ‰ enthemmende Wirkung mit Steigerung der Redseligkeit
2–3 Gläser Bier oder
0,5 l Wein		 0,5–1 ‰ „Schwips“ mit Enthemmung, Selbstüberschätzung, Nachlassen der Reaktionsfähigkeit
5–9 Gläser Bier oder
1–1,5 l Wein		 1–2 ‰ deutliche Angetrunkenheit, beginnende Ataxie, verminderte Sehleistung, teils Aggressivität, Uneinsichtigkeit
11–16 Gläser Bier oder
2–3 l Wein		 2–3 ‰ Trunkenheit, Rausch, starke Ataxie, Denk- und Orientierungsstörungen, später teils Amnesie
ab 3 ‰ schwerer Rausch, Benommenheit bis zur Bewusstlosigkeit, Lebensgefahr durch Atemlähmung, Aspiration von Erbrochenem und Unterkühlung
6–8 ‰ meist tödlich
Quelle [19] Hinweis: Diese Angaben sind Durchschnittswerte und können sehr stark variieren.

Alkohol hat auch Auswirkungen auf Sexualität und Fruchtbarkeit. Ethanol erzeugt eine Erhöhung des Östrogenspiegels im Blut der Frau, was in Mengen ab 0,5-1 ‰ zu Fertilitätsstörungen führen kann. Beim Mann bewirkt dieselbe Menge Ethanol (zwei Gläser Wein oder eine Flasche Bier) eine Verringerung der Menge an Sperma und gleichzeitig des Prozentsatzes von normalen Spermien um bis zu 34 %. [29] Dies wird durch die von Ethanol erzeugte Reduktion der Testosteronproduktion beim Mann begründet. Aufnahme grösserer Mengen kann bis zur Hoden-Atrophie führen.[30] Alkoholkonsum führt zwar zu einer Enthemmung, speziell bei Männern auch zu einer Steigerung der Libido. Parallel dazu verringert sich allerdings ab etwa 0,4 ‰[31] die Erektionsfähigkeit bis hin zur völligen erektilen Dysfunktion.[19]

Mangelsymptome durch Ethanol

Regelmäßiger Alkoholkonsum kann zu Mangelerscheinungen verschiedener Vitamine, Körperelektrolyte und Spurenelemente führen. So waren bei Patienten mit alkoholischer Lebererkrankung die fettlöslichen Vitamine Retinol (Vitamin A), Cholecalciferol (Vitamin D) und Tocopherol (Vitamin E) in Leber, Blut und gesamtem Organismus deutlich reduziert.[18] Retinol wird dabei in Anwesenheit von Ethanol verstärkt metabolisiert, wobei teils Karzinogene entstehen.[32][33] Der Vitamin D-Mangel zeigt sich in verstärktem Auftreten von Frakturen und Osteoporose bei Alkoholkranken. Bei den E-Vitaminen, die aus verschiedenen Isomeren des Tocopherols bestehen, induziert Ethanol eine Verschiebung des Anteils vom α- zum sehr viel schwächer wirksamen γ-Isomer und damit Mangelsymptome. Auch alle wasserlöslichen Vitamine treten bei Alkoholismus vermindert auf, wobei vorwiegend Thiamin (Vitamin B1), Pyridoxin (Vitamin B6) und Folsäure betroffen sind. Alkoholaufnahme vermindert die Resorption von Vitamin B1 im Dünndarm und stört auch die Aktivierung des Thiamins durch Hemmung seiner Phosphorylierung. Dies kann – insbesondere bei gleichzeitiger Aufnahme von Diuretika – zu einem Herzversagen führen.[18] Ethanol blockiert die Bildung von Pyridoxal-5-Phosphat aus Vitamin B6, das im Organismus auch durch das aus Alhohol entstehende Ethanal zerstört wird. Folsäure wird ebenfalls vermindert resorbiert; ein Mangel bewirkt wiederum eine niedrigere Aufnahme von Thiamin im Darm. Der Folsäuremangel führt zu den stärksten akuten Symptomen bei Alkoholkranken wie Blutbildungsstörungen (makrozytäre Anämie ), neurologischen Störungen (Vergesslichkeit und Schlafstörungen) sowie Fetusmissbildungen bei Schwangeren. Starker Alkoholkonsum kann ebenfalls einen Mangel wichtiger Elektrolyte und Spurenelemente, vorwiegend von Zink, Magnesium und Selen verursachen. Zinkmangel bedingt dabei eine Verstärkung der Giftigkeit des Ethanols, da das Enzym Alkoholdehydrogenase, welches Ethanol im Körper abbaut, abhängig von Zink ist.

Alkohol in der Schwangerschaft

Alkoholkonsum der Mutter während der Schwangerschaft kann zum sogenannten fetalen Alkoholsyndrom (FAS) führen. Dieses ist häufig durch eine Beeinträchtigung der geistigen Entwicklung des Kindes sowie körperliche Fehlbildungen (z. B. Herzfehler) gekennzeichnet. Jedes Jahr werden 10.000 alkoholgeschädigte Kinder in Deutschland geboren, davon 4.000 Kinder mit dem Vollbild des fetalen Alkoholsyndroms. Schädigungen bei Kindern alkoholabhängiger Mütter gehören damit zu den häufigsten der pränatal bedingten Gesundheitsschäden und sind häufiger als das Down-Syndrom. Generell ist in der Schwangerschaft jeglicher Alkoholkonsum zu vermeiden. Schon kleine Mengen können für das Kind fatale Folgen haben. Einer Studie der Berliner Charité zufolge konsumieren 58 Prozent aller Schwangeren gelegentlich alkoholische Getränke. Alkoholkonsum in der Schwangerschaft ist in Deutschland derzeit nicht strafbar (vgl. Kindesmisshandlung). [34][35][36]

Todesursache Alkoholabhängigkeit und -missbrauch

Hauptartikel: Alkoholkrankheit

Alkohol kann eine sehr starke und körperliche und/oder psychische Abhängigkeit erzeugen, die körperliche Abhängigkeit ist verbunden mit heftigen Entzugserscheinungen. Bis zu 2 Millionen Menschen sind allein in Deutschland alkoholkrank, ca. 10 Millionen von Abhängigkeit bedroht.

In Deutschland starben im Jahr 2002 circa 40.000 Menschen durch Alkoholmissbrauch [37], was wiederum ca. zwei Prozent aller Sterbefälle entsprach, wobei Männer dreimal häufiger betroffen waren als Frauen.

Die häufigste alkoholbedingte Todesursache war die alkoholische Leberzirrhose mit 9.550 Toten.[38] Die Zahlen der WHO vom 29. Dezember 2004 belaufen sich für das Jahr 2004 auf 21.675 Tote, davon 8.381 Kinder im Alter zwischen 10–15 Jahren. Eine Krankheit, mit einer Mortalität (Todesrate) von über 50 Prozent, die insbesondere in Verbindung mit Alkohol und fettem Essen ausgelöst wird, ist die Pankreatitis (Bauchspeicheldrüsenentzündung).

Die damalige Drogenbeauftragte der Bundesregierung und Staatssekretärin im Bundesgesundheitsministerium, Marion Caspers-Merk, sprach für 2003 von 40.000 Todesfällen als Folge des Alkoholkonsums in Deutschland, wobei, im Vergleich, 1.477 Personen durch illegale Drogen verstorben sind und 110.000 als Folge des Tabakrauchens.[39]

Hilfe bieten Ärzte oder Selbsthilfegruppen wie die Anonymen Alkoholiker oder die Guttempler, ebenso Suchtberatungsstellen sowie verschiedene andere Selbsthilfegruppen.

Krebsrisiko

Übermäßiger Konsum von Alkohol kann neben teils unheilbaren Erkrankungen wie Leberzirrhose und Nervenerkrankungen auch viele Krebsarten (wie Magenkrebs und Speiseröhrenkrebs) erzeugen. Der regelmäßige Konsum selbst kleiner Mengen alkoholischer Getränke erhöht vielen wissenschaftlichen Studien zufolge das generelle Krebs- sowie insbesondere auch das Brustkrebsrisiko. [40] [41] [42]

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC, „International Agency for Research on Cancer“) hat im Februar 2007 durch eine internationale Arbeitsgruppe eine Neubewertung der Folgen des Konsums alkoholischer Getränke vorgenommen und aus folgenden Gründen pauschal „Ethanol in alkoholischen Getränken“ als karzinogen für den Menschen (Gruppe 1) eingestuft: Das Vorkommen von malignen Tumoren von Mundhöhle, Rachenhöhle, Kehlkopf, Speiseröhre, Leber, weiblicher Brust und Colorectum steht in kausalem Zusammenhang mit dem Konsum alkoholischer Getränke, wie zahlreiche Studien zeigen. Gegenüber der früheren Bewertung im Jahre 1988 sah es die IARC-Arbeitsgruppe als gesichert an, dass Ethanol und nicht andere Bestandteile oder Kontaminanten für die Karzinogenität von alkoholischen Getränken verantwortlich ist. Das Krebsrisiko steigt generell mit der aufgenommenen Alkoholmenge. Ein Zusammenhang mit der Art des aufgenommenen Alkohols (Bier, Wein oder Spirituosen) konnte nicht hergestellt werden. [43]

Die karzinogene Wirkung entsteht durch das Ethanal, zu dem Ethanol in der Leber abgebaut wird. Das Ethanal wird durch Polyamine zu Crotonaldehyd umgewandelt, welches wiederum die DNA zerstört.[44]

Mögliche positive gesundheitliche Wirkungen

Es ist unumstritten, dass die Wirkung alkoholischer Getränke eindeutig negativ ist, wenn sie in größeren Mengen und regelmäßig konsumiert werden. Beim Konsum geringerer Mengen Alkohol hingegen ist umstritten, ob die Wirkung eher positiv oder eher negativ ist.

Viele vordergründig positive Wirkungen werden durch andere aufgehoben, etwa die stark erhöhte Krebsgefahr beim regelmäßigen Konsum selbst geringer Mengen, die durch wissenschaftliche Studien bestätigt wurden. Z.B. die jüngste Studie mit einer Million Frauen in England. [1]Mediziner warnen davor, einzelne Wirkungen aus dem Gesamtzusammenhang zu reißen. So ist zum Beispiel der erhöhte Verlust an Vitaminen und Mineralstoffen beim Alkoholkonsum zu berücksichtigen.

Die meisten positiven Wirkungen gehen nicht vom Alkohol selbst aus, sondern von anderen Pflanzenstoffen, die in Getränken wie Rotwein enthalten sind.

Aus einer Anzahl epidemiologischer Untersuchungen geht hervor, dass ein ausgesprochen mäßiger Konsum bestimmter alkoholhaltiger Getränke – insbesondere Rotwein – (etwa 1–2 Gläser pro Tag) über längere Zeiträume vor koronarer Herzerkrankung schützen soll. Außerdem wurde bei bis zu 20–40 g Alkohol bei Männern und bei bis zu 10–20 g bei Frauen eine höhere Lebenserwartung festgestellt. Dies entspricht 1/4 Liter Rotwein oder 1/2 Liter Bier pro Tag.

Die höhere Lebenserwartung ist allerdings nur ein statistischer Effekt, da unter den Antialkoholikern auch Personen sind, die gerade wegen einer Krankheit und damit verbundener niedriger Lebenserwartung keinen Alkohol trinken.[45][46]

Viele Studien wurden von der Alcohol Task Force der Stiftung International Life Sciences Institute finanziert, deren Mitglieder die Konzerne Moët & Chandon, Allied Domecq, Brasseries Kronenbourg, Heineken und Diageo sind. In Deutschland wurden viele Studien von der Deutschen Weinakademie (DWA) in Auftrag gegeben, die von den Weinerzeugern finanziert wird. Alleine für die Pressearbeit im Inland wurden 160 000 Euro ausgegeben. Die französische Sopexa gab 800 000 Euro für deutsche Medien aus.

Eine neue Metaanalyse von 54 internationalen Studien, die sich mit Alkohol und Herzschutz befassten – die älteste war von 1974, die jüngste von 2004 – wirft prinzipielle Zweifel an den immer wieder postulierten positiven gesundheitlichen Wirkungen von moderatem Alkoholkonsum auf. [47] Die Quintessenz dieser nun in Frage gestellten Untersuchungen lautet, dass mäßiger Alkoholkonsum langfristig die Rate von Herzinfarkten und Schlaganfällen senke. Trägt man die Sterblichkeit (Y-Achse) gegen den Alkoholkonsum (X-Achse) graphisch auf, ergibt sich gemäß der Interpretation dieser Studienergebnisse eine J-Kurve (so genannt, weil sie einem liegenden J ähnelt), nach der die kardiovaskuläre und allgemeine Sterblichkeit bei einem leichten Alkoholkonsum am niedrigsten sei, dann aber rasch und sprunghaft ansteige. Menschen, die wenig Alkohol trinken, lebten demnach länger als abstinente Personen oder Vieltrinker.

Die 2006 veröffentlichte Metaanalyse kommt dagegen zu dem Schluss, dass 47 der 54 untersuchten Studien einen gravierenden Fehler aufweisen, infolgedessen die genannten Schlussfolgerungen an Glaubwürdigkeit verlören. So wurden in den meisten Studien ehemalige Alkoholkonsumenten – mit all ihren durch den bisherigen Alkoholkonsum kumulierten gesundheitlichen Problemen – der Gruppe der Abstinenzler zugerechnet. Diese „späten“ Abstinenzler, die das Trinken erst im fortgeschrittenen Alter aufgrund von – teils durch Alkoholkonsum verursachten - chronischen Krankheiten aufgegeben haben bzw. aufgeben mussten, werden mit den „echten“ Abstinenzlern, also denjenigen Personen, die schon viele Jahre lang Alkohol meiden oder nie welchen getrunken haben, in eine Gruppe zusammengefasst. Dieses Vorgehen setzt jedoch den durchschnittlichen Gesundheitszustand der Personen der Gruppe der „Abstinenzlern“ generell herab – gemäß den Autoren der Metastudie ein erheblicher methodischer Fehler. Hierdurch entsteht der – falsche – Eindruck, in der Gruppe der (echten) Anti-Alkoholiker gäbe es eine höhere Zahl von Todesfällen als bei den moderaten Trinkern, so dass letztere wiederum als besonders gesund und langlebig erscheinen. Berücksichtigt man jedoch den „Abstinenzler-Fehler“, verringern sich die postulierten positiven Effekte von moderatem Alkoholgenuss bzw. sind diese gar nicht mehr vorhanden. Graphisch betrachtet ergibt sich bei zunehmendem Alkoholkonsum demnach gar keine (ausgeprägte) J-Kurve, sondern vielmehr ein stetiges Ansteigen der Alkohol-verursachten Todes- und Krankheitsfälle.

Kaye Fillmore von der University of California in San Francisco, eine Autorin der Metaanalyse, weist darüber hinaus darauf hin, dass bei der Bewertung der gesundheitlichen Wirkung von moderatem Alkoholgenuss häufig der typische Fehler gemacht würde, Ursache und Wirkung zu verwechseln: „Wir wissen, dass ältere Menschen, die mäßig Alkohol trinken, gesünder sind als gleichaltrige Nichttrinker“ so Fillmore, „Das Trinken ist eine Folge ihres guten Allgemeinbefindens, nicht aber dessen Ursache. Viele Menschen meiden Alkohol im Alter aufgrund gesundheitlicher Probleme.“ Demzufolge sind diese Personen also nicht krank, weil sie nicht (moderat) trinken, sondern sie trinken nicht, weil sie krank sind.

Die Autoren der Metastudie kommen zu dem Schluss, dass die schützende, lebensverlängernde Wirkung von Alkohol aufgrund des beschriebenen „Abstinenzler-Fehlers“ in der Vergangenheit deutlich überbewertet wurde, wollen allerdings positive gesundheitliche Effekte von moderatem Trinken nicht prinzipiell ausschließen – für eine fundierte Aussage hierzu mangle es schlicht an fehlerfreien Studien.

Metastudien, also die zusammenfassende Analyse verschiedener Studien mit statistischen Mitteln, sind nach Ansicht ihrer Kritiker ein gewagtes Unterfangen, da dieser Ansatz eine Reihe methodischer Probleme mit sich bringen kann;[48] zweifelsfreie Schlussfolgerungen seien bei dieser Art der Analyse daher nicht zwangsläufig möglich. So lobte der Gerontologe John B. Standridge zwar die Arbeit der Forscher um Kaye Fillmore, zweifelt selbst aber weiterhin nicht daran, dass ein moderater Alkoholkonsum der Gesundheit zuträglich sei.

Ursächlich für die möglichen positiven Wirkungen sei nicht der Alkohol selbst, sondern Begleitstoffe (sekundäre Pflanzenstoffe von roten Trauben und Inhaltsstoffe der Bierhefe), die im Wein und Bier zu finden seien und durch den Alkohol, der ein gutes Lösungsmittel ist, verfügbar gemacht würden (Lösungsmitteltheorie). Daher besäßen Schnäpse und die meisten Liköre auch keine vergleichbaren Wirkungen.

In anderen Kulturen sind jedoch andere alkoholische Getränke statistisch gesehen vorteilhafter, und es wurde kein signifikanter Unterschied zwischen einzelnen Getränkearten (Bier, Wein und Spirituosen) gefunden, so dass dies für die soziale Komponente als einzigen positiven Faktor spricht. Eine Studie an 38 000 Mitarbeitern des amerikanischen Gesundheitssystems zeigte, dass der Konsum von Bier und anderen Spirituosen – nicht aber von Wein – das Infarktrisiko senkte. Eine Studie aus Schanghai wiederum beschrieb für Reisweintrinker eine geringere koronare Mortalität.

Populationsgenetische Aspekte des Alkohols

Seit langem gilt als gesichert, dass die ursprünglich aus Ostasien stammenden Einwohner Amerikas („Indianer“ und Inuit) auf Alkohol erheblich empfindlicher reagieren als Europäer. Dies wurde beim Vordringen der Europäer auf dem amerikanischen Kontinent gezielt ausgenutzt, indem Schnaps als „Feuerwasser“ an einheimische Stämme (die den Schnaps selbst als „Geheimniswasser“ bezeichneten) verteilt wurde – viele Verträge über Gebietsabtretungen oder Gänge in die Reservat kamen durch das Trunkenmachen von Stammesführern zustande. Auch Ostasiaten zeigen – jedoch weniger durchgängig als die amerikanischen Ureinwohner – eine geringere Alkoholverträglichkeit als Europäer. Unter Schwarzafrikanern ist die Verträglichkeit sehr unterschiedlich.

Die Ursache dafür liegt in einem schnelleren Abbau des Blutalkohols bei den meisten Europäern. Während sie noch trinken, beginnt bereits eine biochemische Reaktion, bei der durch das Enzym Alkoholdehydrogenase der Alkohol abgebaut wird. Das dabei als Zwischenprodukt gebildete Ethanal (ein Aldehyd) führt in größerer Konzentration zum so genannten Kater.

Genetische Untersuchungen zeigten, dass die genetischen Allele für das Enzym Alkoholdehydrogenase bei Europäern anders als bei Menschen anderer Herkunft verbreitet ist. Diese Allele unterscheiden sich in einigen Basen voneinander und führen zu leicht unterschiedlichen Varianten der Alkoholdehydrogenase (sogenannten Isoenzymen). Dabei kann Reinerbigkeit (Homozygotie) oder Mischerbigkeit (Heterozygotie) bezüglich der Allele vorliegen. Untersuchungen an asiatischstämmigen Amerikanern zeigten, dass homozygote Menschen mit dem Allel ALDH2*2 eine erheblich niedrigere Abbaurate für Blutalkohol haben. Mischerbige Menschen wiesen die gleiche Abbaurate wie reinerbige Menschen mit dem Genotyp ALDH2*1 auf, bauten aber das Zwischenprodukt Ethanal (den „Katerstoff“) langsamer ab.

Dass die Europäer als mit einer höheren Alkoholverträglichkeit ausgestattet gelten, dürfte ein Mischeffekt des schnelleren Abbaus aufgrund der Enzymausstattung und der höheren Alkoholtoleranz durch Gewöhnung sein.

Gesetzliche Beschränkungen

Die Einschränkung der Verfügbarkeit ist eine der wenigen wirksamen Maßnahmen, die ein Staat besitzt, um den Alkohol-Gesamtkonsum und damit die alkoholbedingten Schäden zu vermindern: Zum Beispiel Einschränkung der Laden- und Ausschank-Öffnungszeiten, der Anzahl der Betriebe, die Alkohol verkaufen dürfen; die Erteilung von Bewilligungen für Alkoholverkauf an Bedingungen knüpfen (Lizenz, Gebühren, Wirteprüfung, etc.); gesetzliches Mindestalter; Erhöhung der Alkoholsteuer.

In einigen, vorzugsweise islamischen Ländern, ist Alkohol gesetzlich verboten. Getränke wie Absinth sind oder waren bis vor kurzer Zeit wegen ihres (angeblich) erhöhten Gefahrenpotentials auch in vielen europäischen Ländern verboten.

Während der amerikanischen Prohibitionszeit (1919–1932) war der Verkauf von Alkohol in den USA gesetzlich verboten. Dies führte zur massenhaften Entstehung von illegalen Kneipen (Speakeasies) und zum Aufblühen der organisierten Kriminalität. In den USA gibt es nach wie vor Gemeinden mit einem Verbot des Verkaufs, der Bewerbung und des öffentlichen Konsums von Alkohol (Gemeindeautonomie), zum Beispiel auch in Lynchburg in Tennessee, der Heimat des Whiskey Jack Daniel’s.

In Deutschland besteht ein Branntweinmonopol. Das deutsche Gaststättengesetz schreibt im § 6 vor, dass als preiswertestes Getränk – auf Grundlage des hochgerechneten Preises für einen Liter – ein Nichtalkoholisches angeboten werden muss.

Jugendschutz

In Deutschland und der Schweiz dürfen nach dem Jugendschutzgesetz alkoholische Getränke nicht an Personen unter 16 Jahren und Getränke, die Branntwein in mehr als nur geringfügigen Mengen enthalten, erst nach Vollendung des 18. Lebensjahres abgegeben werden (§ 9 Absatz 1 JuSchG). In Deutschland ist das öffentliche Konsumieren von nicht-branntweinhaltigen alkoholischen Getränken in Begleitung von Erziehungsberechtigten oder -beauftragten ab 14 Jahren gestattet, es gibt sonst keine Beschränkung.

In Österreich ist der Jugendschutz Ländersache. In Wien, Vorarlberg, Niederösterreich und dem Burgenland ist der Alkoholkonsum grundsätzlich erst ab 16 gestattet. In den anderen Bundesländern dürfen Getränke bis zu einem Alkoholgehalt von 14 Volumenprozente mit 16 Jahren, solche darüber mit 18 Jahren getrunken werden. Andere Länder – beispielsweise die USA (die meisten Staaten) – sehen als Mindestalter zum öffentlichen sowie privaten Verzehr von Alkohol das vollendete 21. Lebensjahr vor.

Straßenverkehr

Da Alkohol die Fahrtüchtigkeit einschränkt, ist das Fahren unter Alkoholeinfluss in den meisten Ländern der Welt unter Strafe gestellt. In Deutschland gelten 0,5 ‰ als Grenze der Fahruntüchtigkeit, bei Fahranfängern gilt seit dem 1. August 2007 die 0,0 ‰ Grenze.[49]

Literatur

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  • Günter Schmidt: ALEX – Das Alkohollexikon. Books on Demand (BoD), Norderstedt 2002. ISBN 3-8311-3825-7
  • Bernhard van Treeck: Drogen- und Suchtlexikon. Lexikon-Imprint-Verlag, Berlin 2003. ISBN 3-89602-221-0
  • Bernhard van Treeck: Drogen. Schwarzkopf & Schwarzkopf, Berlin 2003. ISBN 3-89602-420-5
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  • K. Nanchal u. a.: Alcohol consumption, metabolic cardiovascular risk factors and hypertension in women. in: International Journal on Epidemiology. Oxford Univ. Press, Oxford 29.2000, S. 57. ISSN 0300-5771
  • C. Power u. a.: U-shaped relation for alcohol consumption and health in early adulthood and implications for mortality. in: The Lancet. Elsevier Science, New York 352.1988, S. 877. ISSN 1474-547X
  • Hans-Peter Beck-Bornholdt: Der Hund, der Eier legt. Erkennen von Fehlinformation durch Querdenken. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 2002. ISBN 3-499-61154-6
  • Knut Kröger: Lebenserwartung – Der Mythos vom Rotwein. in: Deutsches Ärzteblatt. Köln 100.2003,42 (17. Oktober), S. A-2706, B-2260, C-2120. ISSN 0012-1207

Weblinks

Ethanol aus Biomasse/pflanzlichen Abfällen

Ethanol als Energiequelle

Ethanol als Kraftstoff

Hörspiel

Das folgende Hörspiel behandelt die zentralen Themen dieses Artikels in Dialogform.

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Quellen

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  28. ↑ E.A. Laposata u. L.G. Lange: Science 231 (1986) 497-501
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  31. ↑ B. Altinkilic, R. G. Bretzel, W.-B. Schill, W. Weidner, Schill-Bretzel-Weidner: Männermedizin: In der allgemeinmedizinischen und internistischen Praxis. S. 128, Elsevier,Urban&FischerVerlag, 2005, ISBN 9783437232602
  32. ↑ X. D. Wang et. al.: Chronic alcohol intake reduces retinoic acid concentration and enhances AP-1 (c-Jun and c-Fos) expression in rat liver. Hepatology 1998;28:744–750
  33. ↑ X. D. Wang: Alcohol, vitamin A and cancer. Alcohol 2005;35:251–258
  34. ↑ Ärzteblatt: Studie: Jede zweite Schwangere trinkt Alkohol. 8. September 2008.
  35. ↑ Ärzteblatt: Kinderhilfe: Strikter gegen Alkoholkonsum Schwangerer vorgehen. 9. September 2008
  36. ↑ ZDF heute.de: Auch ein Schluck Sekt ist tabu - Alkohol in der Schwangerschaft macht Kinder ein Leben lang krank. 9. September 2008.
  37. ↑ BMG Archiv
  38. ↑ Statistisches Bundesamt
  39. ↑ Drogen- und Suchtbericht, 2004
  40. ↑ Infomed.de
  41. ↑ Krebsgesellschaft.de
  42. ↑ Krebsinformationsdienst.de
  43. ↑ Dirk Lachenmeier: "Warning Labels" statt "Health Claims"? IARC Neubewertung von Ethanol in alkoholischen Getränken als "Gruppe 1" Karzinogen. Conference presentation at the Deutscher Lebensmittelchemikertag 2007
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  46. ↑ Fillmore KM, Kerr WC, Stockwell T, Chikritzhs T, Bostrom A: Moderate alcohol use and reduced mortality risk: Systematic error in prospective studies. Addiction Research and Theory 2006; 1–31.
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  48. ↑ Artikel Probleme der Metaanalyse von www.dgps.de
  49. ↑ 0,0 ‰ Grenze für Fahranfänger
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