Agrokraftstoff

Agrokraftstoff

Biokraftstoffe (auch: Biotreibstoffe, Agrotreibstoffe) sind flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, die aus Biomasse hergestellt werden. Sie kommen für den Betrieb von Verbrennungsmotoren für mobile und stationäre Anwendungen zum Einsatz. Ausgangsstoffe für Biokraftstoffe sind pflanzliche Rohstoffe wie z. B. Ölpflanzen, Getreide, Zuckerrüben oder -rohr, Wald- und Restholz sowie Holz aus Schnellwuchsplantagen und speziellen Energiepflanzen.

Die EU-Richtlinie 2003/30/EG beschreibt und regelt die Verwendung von Biokraftstoffen in Europa. Sie können die fossilen Kraftstoffe Diesel, Benzin und Erdgas substituieren. Teilweise müssen Motoren und/oder Kraftstoffsysteme an die Biokraftstoffe angepasst werden. Biokraftstoffe werden in Reinform und als Beimischungen zu fossilen Kraftstoffen verwendet.

Es werden unter anderem folgende Arten von Biokraftstoffen unterschieden: Biodiesel, Pflanzenöl-Kraftstoff, Bioethanol, Biomethan und synthetische Biokraftstoffe (Biomass-to-Liquid).

Inhaltsverzeichnis

Biokraftstoffarten

Vergleich von Biokraftstoffen in Deutschland
Biokraftstoff Jahresertrag
pro Hektar		 Kraftstoff-
Äquivalent		 Tankstellenpreise pro Liter
Pflanzenöl (Rapsöl) 1.480 Liter 1l = 0,96l Diesel 1,18 EUR (Mai 2008)1
Biodiesel (Rapsölmethylester) 1.550 Liter 1l = 0,91l Diesel 1,40 EUR (Juni 2008)2
Bioethanol 2.560 Liter 1l = 0,65l Benzin 1,21 EUR (E85, Mai 08)3
BtL-Kraftstoff (Biomass-to-Liquid) bis 4.030 Liter 1l = 0,97l Diesel k.A.
Biomethan ("Bioerdgas") 3.540 Kilogramm 1 kg = 1,40l Benzin 0,93 EUR (Juni 08)4
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): Biokraftstoffe Basisdaten Deutschland (PDF), Stand: 2008-01,
außer: 1C.A.R.M.E.N. e.V., 2UFOP, 3C.A.R.M.E.N. e.V., 4Eon Avacon (Biogastankstelle Jameln)

Biodiesel

Biodiesel (Fettsäure-Methylester, FAME) wird aus Pflanzenölen hergestellt. Seine Eigenschaften sind in der Norm DIN 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.

Pflanzenöl

Pflanzenöl-Kraftstoff besteht aus unbehandeltem oder raffiniertem Pflanzenöl in Reinform. Seine Eigenschaften sind in der Vornorm DIN 51605 beschrieben. In Deutschland ist der Grundstoff in der Regel Rapsöl (Rapsölkraftstoff). Die chemischen Eigenschaften sind gegenüber dem Dieselkraftstoff sehr verschieden, deshalb ist eine Anpassung der Motoren an diesen Kraftstoff erforderlich. Die Herstellung von Pflanzenöl erfolgt sowohl großtechnisch (Ölextraktion) als auch in kleineren, dezentralen Ölmühlen (Kaltpressung).

Bioethanol

Bioethanol (Ethanol, "Alkohol") wird durch Vergärung und Destillation verschiedenster biogener Rohstoffe hergestellt. Eine Qualitätsbeschreibung lag 2008 nicht vor. Mit Bioethanol kann Benzin substituiert werden. In Deutschland wird für die Herstellung von Bioethanol meist Getreide, Mais und Zuckerrübe verwendet. Die chemischen Eigenschaften unterscheiden sich gegenüber denen von Benzin. Deshalb ist eine Anpassung der Motoren erforderlich. Es werden Fahrzeuge im Handel angeboten, die serienmäßig mit dem Kraftstoff betrieben werden können (Flexible-Fuel-Vehicle). In der Regel werden diese Fahrzeuge mit einem Gemisch aus 85% Ethanol und 15% Benzin betrieben.

Biomethan

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 Erzeugung von Biomethan werden die Bestandteile Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernt und das verbleibende Produkt verdichtet (Biogasaufbereitung). Eine Qualitätsbeschreibung liegt derzeit (Stand: 2008) nicht 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-Kraftstoff

BtL-Kraftstoffe (Biomass-to-Liquid, synthetische Biokraftstoffe) werden aus verschiedenen Bio-Rohstoffen hergestellt. Sie gehören zur Gruppe der synthetischen Kraftstoffe (XtL-Kraftstoffe). BtL-Kraftstoffe werden auf die jeweiligen Erfordernisse moderner Motoren zugeschnitten. Sie können Dieselkraftstoff ersetzen. BtL-Kraftstoffe sind noch im Entwicklungsstadium und noch nicht auf dem Markt erhältlich.

"Bio-Kerosin"

"Bio-Kerosin" ist ein Kraftstoff, der das Kerosin auf der Basis fossiler Kraftstoffe ersetzen soll. Dieser Kraftstoff wird von der Luftfahrtindustrie entwickelt. Grundlage sind verschiedene Pflanzenöle, z. B. Raps- oder Jatrophaöl. Auch Algen mit hohem Ölanteil werden als Grundlage für zukünftige Entwicklungen diskutiert. Die Planer gehen davon aus, dass "Bio-Kerosin" frühestens ab dem Jahr 2015 als Regeltreibstoff zum Einsatz kommen kann; ein erster Testflug mit Biodiesel auf der Grundlage von Jatropha in der zivilen Luftfahrt fand im Januar 2009 durch die Air New Zealand statt.

Weitere Biokraftstoffe

Eine Reihe weiterer Stoffe gelten gemäß der EU-Richtlinie 2003/30/EG als Biokraftstoffe, haben aber in der Praxis eine untergeordnete Bedeutung:

Biokraftstoffe "Erster" und "Zweiter Generation"

Teilweise werden die verschiedenen Treibstoffarten nach den verwendeten Rohstoffen in „Generationen“ eingeteilt: „Biokraftstoffe der 1. Generation“ (z. B. Pflanzenölkraftstoff, Biodiesel, Bioethanol) werden aus pflanzlichen Zuckern und Ölen hergestellt, Grundstoff für „Biokraftstoffe der 2. Generation“ ist Cellulose aus Pflanzenstängeln und Holz (z. B.: BtL-Kraftstoffe, Zellulose-Ethanol). Diese befinden sich derzeit in der Entwicklung, sind jedoch – mit Ausnahme von Bioerdgas - noch nicht auf dem Markt. Die Einteilung der Biokraftstoffe in Generationen ist umstritten, da damit eine künftige Überlegenheit cellulosebasierter über die stärke-, zucker- und pflanzenölbasierten Kraftstoffe impliziert wird.

Wirtschaftliche Bedeutung und steuerliche Situation

Die wirtschaftliche Bedeutung des Einsatzes von Biokraftstoffen hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab:

  • die Preisentwicklung bei den fossilen Kraftstoffen
  • die politischen Rahmenbedingungen zum Einsatz von Biokraftstoffen
  • die Rohstoffpotenziale (in der Region bzw. Weltweit)
  • die Herstellungskosten und damit verbunden die biogenen Rohstoffpreise
  • die steuerliche Situation
  • die Produktionskapazitäten, bzw. die -bedarfe

Dabei können je nach Biokraftstoff unterschiedliche Strukturen geeignet sein. Während z. B. für Biodiesel und BtL-Kraftstoffe in der Regel größere Produktionseinrichtungen erforderlich sind, sind Produktion von reinem Pflanzenöl und Bioethanol auch dezentral in kleineren Einrichtungen (z. B. landwirtschaftliche Betriebe, Alkoholbrennereien) möglich. Dies bedeutet einerseits großräumige (auch internationale) und andererseits kleinräumige (regionale) Wirtschaftskreisläufe.

Biokraftstoffe kommen als Reinkraftstoffe und als Beimischungen zu fossilen Kraftstoffen zum Einsatz. Innerhalb der Europäischen Union werden verbindliche Ziele für den Anteil von Biokraftstoffen am Energiemix des Transportsektors diskutiert. Derzeit (Februar 2008) steht ein Vorschlag der EU-Kommission zur Festlegung eines Minimalanteils von 10% in jedem Mitgliedsland zur Erörterung. Die Umsetzung dieses Vorschlags wird kontrovers diskutiert. So müssen gemäß dem Biokraftstoffquotengesetz in Deutschland derzeit (2009) fossilen Kraftstoffen 5,25% Biokraftstoffe beigemischt werden, bezogen auf den Energiegehalt des Kraftstoffs.

Die Besteuerung von Biokraftstoffen ist in Deutschland im § 50 des Energiesteuergesetzes geregelt. als Beimischung in fossilen Kraftstoffen unterliegen Biokraftstoffe dem vollen Steuersatz für Kraftstoffe, für reine Biokraftstoffe für die energiesteuer reduziert. Dabei gelten für Bioethanol und Biomethan eine komplette Steuerermäßigung, Pflanzenöl-Kraftstoff und Biodiesel muss Steueranteil gezahlt werden, der jährlich ansteigt, bis der volle Steuersatz für fossile Kraftstoffe erreicht ist. Die stufenweise Besteuerung von Biokraftstoffen ist politisch umstritten.

Kritik

Die Herstellung von Biokraftstoffen wurde in den letzten Jahren insbesondere aus Klimaschutzgründen und zur Verringerung der Abhängigkeit vom Erdöl ausgebaut. Dies gilt als effektive Maßnahme zur Verringerung von Treibhausgasen. Beim Ersatz von Erdöl durch Biokraftstoff ist jedoch neben dem Klimaschutz die Berücksichtigung weiterer Aspekte nötig, wie der Schutz von Wasser, Boden und Biodiversität[1] sowie Flächenkonkurrenzen zwischen Energiepflanzenanbau und der Produktion von Nahrungs- und Futtermittel.

Nahrungsmittelkonkurrenz

Experten der Vereinten Nationen sehen Risiken bei einer exzessiven Nutzung von Nahrungsmittelpflanzen als Kraftstoff.[2] Einer Modellrechnung zufolge würde bei der Anlage von Biospritplantagen in Brasilien, Südostasien oder in den USA deutlich mehr Kohlenstoffdioxid freigesetzt, als durch die Substitution fossiler Brennstoffe eingespart werden könne. Eine Einsparung von Treibhausgasen sei mit Grünschnitt, Resthölzern oder auf stillgelegten Agrarflächen erzeugten Biokraftstoffen möglich. [3] Wissenschaftler, die dem Copenhagen Consensus nahestehen, halten diese Argumentation für nicht relevant. Die Bekämpfung von Hunger und Mangelernährung, auch durch Zugang zu moderner Agrartechnik, und der Wegfall von Exportbeschränkungen sei neben der Bekämpfung von Infektionskrankheiten deutlich wichtiger als der Klimaschutz.

Aufgrund der parallel stattgefundenen Nahrungsmittelverteuerung gerät die Verwendung von landwirtschaftlichen Biokraftstoffen unter Kritik, insbesondere da diese Verteuerung in einigen Entwicklungsländern erhebliche Proteste und Nahrungsengpässe ausgelöst hat. Laut einem gemeinsamen Bericht der FAO und der OECD wird die Produktion von Biokraftstoff künftig Lebensmittelpreise ansteigen lassen.[4] Diese Annahmen der FAO und der OECD werden von anderer Seite zurückgewiesen, entscheidend seien viel mehr hausgemachte Ursachen wie extreme Armut, Korruption und eine unverantwortliche Vernachlässigung der kleinbäuerlichen Landwirtschaft in Entwicklungsländern in Verbindung mit einer generell falschen Wirtschaftspolitik, Exportrestriktionen und Preisvorgaben.[1] Laut einem im Juli 2008 bekannt gewordenen vertraulichen Bericht der Weltbank hat die Produktion von Biokraftstoff einen bis zu 75%-igen Anteil am Anstieg der Lebensmittelpreise.[5] Mittel- und langfristig sind höhere Preise allerdings auch eine Chance für ärmere Länder: "Wenn sich der Nahrungsmittelanbau in den ärmeren Ländern lohnen soll, brauchen wir global faire, und das heißt eben höhere Nahrungsmittelpreise. Auf der anderen Seite werden die höheren Nahrungsmittelpreise auf Zeit in bestimmten Regionen zu verschärften Hungerkrisen führen. Das muss man natürlich mit Lebensmittelhilfen abfedern, auf Zeit und mit viel Fingerspitzengefühl, um die lokalen Märkte nicht zu beschädigen."[6]

Ein in der EU gewählter Ausweg ist die Beschränkung der Biospritherstellung auf bislang extensiv genutzte Bereiche und Stilllegungsflächen und die Förderung von Treibstoffen aus pflanzlichen Abfallstoffen (z. B. Cellulose-Ethanol, BtL-Kraftstoffe). Eine vollständige oder weitgehende Umstellung von fossilen Treibstoffen auf Biosprit aus Feldfrüchten ist in Mittel- und Nordeuropa unrealistisch. Mit dem Anbau von Raps auf der gesamten derzeitigen deutschen Anbaufläche könnten maximal 10 Prozent des im Verkehrssektor benötigten Diesels ersetzt werden. Eine stärkere Verwendung von Holz in stationären Verbrennungsanlagen würde immerhin knapp 10 % des Gesamtenergiebedarfes decken können.

Um der Konkurrenz zwischen "Tank oder Teller" bei der Herstellung von Bioethanol etwas entgegenstellen zu können, wird geforscht, wie Mikroorganismen (insbesondere auch genmanipulierte Hefen) anstatt Saccharide Bioabfälle zu Ethanol vergären können.[7]

Begrenzte Verwendung von nicht vermeidbaren Überschüssen

Das schlechte Erntejahr 2007 (Australien Anfang 2008) hat gezeigt, dass eine sichere Welternährung eine planmäßig höhere Anbaumenge nötig macht. Je nach Nahrungspreisen ist es auch fast unvermeidbar, dass arme Bauern durch mehr Anbau versuchen sich aus ihrer Situation zu befreien. Unter dem Einfluss der Preissteigerungen seit Mitte 2007 wurden weltweit auch Anbauflächen wieder aktiviert, was heute angesichts der Weltwirtschaftskrise große Überschüsse bedeutet. Wie schon erfolgreich beim Wein oder Zuckerrohr bietet es sich an aus Überschüssen Biokraftstoffe zu erzeugen, statt Biomüll zu entsorgen. Der Umfang dieser Maßnahmen ist begrenzt, aber entscheidend für die Funktionsfähigkeit der Weltlandwirtschaft und Reservepool bei zukünftigen schlechten Ernten.

Klimapolitische Kritik

Seitens des VCD wird an Biokraftstoffen kritisiert, diese würden als Vorwand verwendet, eine ressourcen- und klimapolitisch begründete Senkung des Durchschnittsverbrauchs von Neuwagen unnötig oder weniger dringend darzustellen.[8] Einige Auto- und Mineralölfirmen in Deutschland unterstützen und fördern Biosprit in einer Pilotanlage in Freiberg (Sachsen). Nur etwa 11 Prozent der Erdoberfläche sind momentan landwirtschaftlich nutzbar.

Weitere Kritik äußerten Wissenschaftler um den Chemie-Nobelpreisträger Paul J. Crutzen. Diese hatten berechnet, dass durch den Dünger, der für Raps und Mais benötigt wird, große Mengen Lachgas freigesetzt werden, dessen klimaschädliche Wirkung den Effekt des eingesparten Kohlendioxids wieder mehr als zunichte macht. Den vorläufigen Ergebnissen zufolge verursacht Raps-Sprit (Biodiesel) eine bis zu 1,7-fache relative Erderwärmung im Vergleich zu fossilem Treibstoff. Für die ebenfalls untersuchte Energiepflanze Mais betrug die relative Erwärmung 0,9-1,5, und allein für Zuckerrohr ergab sich ein klimafreundlicher Effekt mit einer relativen Erwärmung von 0,5-0,9.[9][10][11] Die endgültige Fassung der Crutzen-Studie, erschienen im Jahr 2008, enthielt zusätzliche Daten mit neu berechneten Faktoren, die jeweils einem der von anderen Wissenschaftlern eingebrachten Einwände Rechnung tragen. Hiernach können durch eine hohe Effizienz des Stickstoffdüngers, durch einen hohen Anteil an Gülle im Dünger (20 %) oder durch eine effiziente Nutzung der Nebenprodukte bei der Treibstoffproduktion die Erwärmungsfaktoren bei Raps auf bis zu 0,5, bei Mais auf bis zu 0,4 und bei Zuckerrohr auf bis zu 0,3 gesenkt werden. Das entspräche einer um den Faktor 2, 2,5 bzw. 3 niedrigeren Erderwärmung als bei der Nutzung von fossilem Treibstoff.[12]

Literatur

  • Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V.: SYNTHETISCHE BIOKRAFTSTOFFE. Techniken - Potentiale - Perspektiven 2005. Landwirtschaftsverlag Münster. Band 25 aus der Reihe Nachwachsende Rohstoffe, ISBN 3-7843-3346-X
  • Michael Weitz: Biokraftstoffe - Potenzial, Zukunftsszenarien und Herstellungsverfahren im wirtschaftlichen Vergleich, Diplomica Verlag, CT Salzwasser-Verlag, Oktober 2006, ISBN 978-3-8324-9352-3
  • Lorenzo Cotula, Nat Dyer, Sonja Vermeulen: Fuelling exclusion? The biofuels boom and poor people's access to land, International Institute for Environment and Development, FAO, 2008, ISBN 978-1-84369-702-2

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Frankfurter Allgemeine Zeitung: Ernährungskrise: Stiller Tsunami, 22. April 2008
  2. ↑ UN-Energy: Sustainable Bioenergy. A Framework for Decision Makers (PDF; 1,01 MB)
  3. ↑ Joseph Fargione, Jason Hill, David Tilman, Stephen Polasky, Peter Hawthorne: Land Clearing and the Biofuel Carbon Debt. In: Science, 7. Februar 2008 (Abstract)
  4. ↑ OECD: Growing bio-fuel demand underpinning higher agriculture prices, says joint OECD-FAO report, 4. Juli 2007; bezogen auf OECD-FAO: OECD-FAO Agricultural Outlook 2007-2016 (PDF; 779 KB)
  5. ↑ heise online: Biotreibstoffe stehen hinter Anstieg der Lebensmittelpreise, 4. Juli 2008
  6. ↑ n-tv.de: Ohne Biosprit geht es nicht, Interview mit Uwe Lahl, 2. April 2009
  7. ↑ http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,572186,00.html
  8. ↑ VCD: Weg vom Öl: Alternative Antriebe, abgerufen am 9. August 2008
  9. ↑ Süddeutsche Zeitung: Alternative Energiequellen – Klimakiller vom Acker, 26. September 2007
  10. ↑ Die Zeit: Ernüchternde Klimabilanz, 26. September 2007
  11. ↑ P. J. Crutzen, A. R. Mosier, K. A. Smith & W. Winiwarter: N2O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels. In: Atmos. Chem. Phys. Discuss. 7, 2007, S. 11191-11205 (Abstract). 
  12. ↑ P. J. Crutzen, A. R. Mosier, K. A. Smith & W. Winiwarter: N2O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels. In: Atmos. Chem. Phys. 8, 2008, S. 1389-395 (Abstract und vollständige Veröffentlichung als PDF)). 
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