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Biodiesel

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Chemie

"Die Erdölvorkommen werden in 40 Jahren aufgebraucht sein" – ein Satz, den du bestimmt schon einmal gehört hast. Doch was sind die Alternativen neben Solarautos oder Elektroautos? - Kraftstoff aus Pflanzen! Genauer gesagt handelt es sich dabei um Biodiesel.

Biodiesel ist ein Kraftstoff, der als Alternative zu mineralölbasiertem/fossilem Diesel gilt. Du gewinnst ihn durch die Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Fetten oder Ölen mit Methanol. Wie genau der Biodiesel hergestellt wird, welche Eigenschaften er hat und wie er sich neben dem normalen Diesel schlägt, erfährst du in diesem Artikel.

Biodiesel – Eigenschaften

Im folgenden lernst du ein paar Eigenschaften des Biodiesels kennen:

  • Der Aggregatzustand des Biodiesels ist flüssig.
  • Biodiesel ist erneuerbar und biologisch abbaubar.
  • Biodiesel ist von Natur aus beinahe schwefelfrei.
  • Biodiesel ist sehr gut schmierbar.
  • Aufgrund der hohen Cetanzahl ist Biodiesel sehr zündwillig – dies verursacht einen geringeren Motorverschleiß.
  • Durch den hohen Sauerstoffgehalt von 11 % läuft die Verbrennung besser ab – es entsteht deutlich weniger Ruß, der sich im Motor absetzt.
  • Die Zündwilligkeit und die Kälteeigenschaften sind bei Biodiesel und Dieselkraftstoff recht ähnlich.
  • Biodiesel hat einen hohen Flammpunkt, weswegen es nicht als Gefahrgut eingestuft wird.
  • Biodiesel ist weniger umweltschädlich und belastet die Böden und Gewässer weniger stark im Vergleich zu fossilem Kraftstoff.
  • Der in Deutschland verwendete Biodiesel weißt eine durchschnittliche Treibhauseinsparung von über 80% auf, dadurch trägt Biodiesel zu einem gewissen Grad zum Klimaschutz bei.

Hier siehst du auch einen direkten Vergleich mit konventionellem Diesel:

BiodieselDieselkraftstoff
Dichte (15°C) in kg/l0,880,83
Flammpunkt in °C12080
Cetanzahl56> 51
Siedebereich315 – 350°C250 – 350°C
Flammpunkt100 – 170°C55°C
Viskosität7,5 (bei 20°C)2,0 – 4,5 (bei 40°)
Zündtemperaturcirca 250°Ccirca 220°C

Biodiesel – Herstellung

Biodiesel gewinnst du noch heute durch die Umesterung einerseits von pflanzlichen oder tierischen Fetten, andererseits von Ölen, mit Methanol. Das (Pflanzen) – Öl und das Methanol werden in der Reaktion im Verhältnis 9 : 1 eingesetzt. Chemisch gesehen bildet sich dabei ein Fettsäuremethylester (abgekürzt: FAME, abgeleitet von der englischen Übersetzung "Fatty Acid Methyl Ester").

Biodieselherstellung im Detail

In europäischen Regionen wird der Biodiesel hauptsächlich aus Raps gewonnen – genauer aus Rapskernen, die bis zu 45 % Öl enthalten. Das Rapsöl besteht aus sogenannten Triacylglyceriden (oder kurz Triglyceride). Dabei ist Glycerin mit drei Fettsäuren verestert.

Biodiesel, Herstellung Triglycerid in dem der Glycerinteil, der Fettsäureteil und die Veresterung gekennzeichnet ist, StudySmarterAbbildung 2: Schematische Darstellung eines Triglycerids

Nach der Extraktion (Entnahme) aus den Rapskörnern, wird das Öl mit einem Alkohol, in diesem Beispiel Methanol, umgesetzt. Die beiden Stoffe reagieren dann zu Rapsmethylestern (RME, umgangssprachlich auch Raps- oder Biodiesel genannt) und Glycerin – es findet eine Umesterung statt.

Biodiesel, Herstellung Reaktion der Umesterung zu Glycerin und Biodiesel, StudySmarterAbbildung 3: Reaktion der Umesterung von Rapsöl zu Glycerin und Rapsmethylestern

Die so entstandenen Fettsäuremethylester werden anschließend destilliert und können als Biodiesel verwendet werden.

Das Glycerin wird weiterverwertet zu Cremes, anderen Kosmetikartikeln oder zu Produkten in der Lebensmittelbranche oder Pharmaindustrie.

Die Reaktion findet im basischen Milieu statt, man fügt ihr also Natronlauge hinzu. Diese dient zur Beschleunigung der Reaktion und wird nicht verbraucht. Die Natronlauge erfüllt in diesem Fall also den Zweck eines Katalysators.

Theoretisch kannst du auch das Speiseöl, das du bei dir zu Hause stehen hast, zu einem Kraftstoff umwandeln, mit dem du fahren kannst. Du findest aber auch andere Fettquellen in anderen Ländern, beispielsweise Sojaöl in Nordamerika und Palmöl in Asien.

Die Nutzung von Palmöl als Biokraftstoff ist sehr umstritten, denn für die Gewinnung dieses Öls müssen Regenwälder flächendeckend gerodet werden.

Biodiesel – Verwendung

Biodiesel ist ein bekannter Biokraftstoff, der als Alternative zu Kraftstoffen aus Erdöl gilt. Jährlich werden in Deutschland ca. vier Millionen Tonnen Biodiesel produziert.

Dieser Biodiesel wird einerseits als Reinkraftstoff an manchen Tankstellen angeboten, andererseits wird er fossilem Diesel beigemischt. Dabei ist der Biodieselgehalt innerhalb der EU gesetzlich auf auf maximal 7 % begrenzt.

Möglicherweise hast du an einer Zapfsäule schon einmal die Bezeichnung "Diesel B7" gesehen, diese Bezeichnung geht auf den Anteil des Biodiesels im fossilen Diesel zurück.

Reiner Biodiesel wird demnach als "B100" gekennzeichnet. Dieser darf aber nur bei bestimmt angelegten Motoren verwendet werden, bei denen man auch die Freigabe des Herstellers erhalten hat – anderenfalls kann es zu Schäden des Motos führen. Hauptsächlich Lastkraftwagen können mit reinem Biodiesel getankt werden.

Biodiesel – Vor- und Nachteile

Der Biodiesel hat, wie du dir bestimmt schon denken kannst, einige Vorteile gegenüber normalem Diesel. Doch auch Biodiesel birgt Nachteile. Beide Aspekte findest du in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Vorteile von BiodieselNachteile von Biodiesel
Biodiesel ist klimaschonender.Autos, die jetzt mit einem Gemisch oder reinem Mineralöldiesel fahren, können nicht auf puren Biodiesel umsteigen.
Biodiesel enthält keine giftigen Aromaten wie Benzol.Der gesamte Dieselverbrauch kann durch den Umstieg auf Biodiesel nicht gedeckt werden.
Biodiesel wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen.Felder für die Dieselproduktion können den Platz für die der Nahrungsmittelproduktion wegnehmen.
Beim Fahren wird der Kohlenmonoxid-Ausstoß vermindertDie Emissionen der Stickoxide steigen.
Das Öl kann aufgrund der guten Schmierbarkeit den Motor schonen.Die positiven Auswirkungen auf die Umwelt sind kaum bemerkbar.
Biodiesel ist einfach zu transportieren und zu lagern, denn es ist nicht als Gefahrgut eingestuft.In Deutschland gibt es kaum noch reine Biodiesel-Tankstellen.

Aus einem Gemisch der beiden Dieselarten hat sich letztendlich ein Kompromiss gefunden, sodass wir wohl auch noch in 40 Jahren die Möglichkeit haben werden, mit unseren Autos zu fahren.

Biodiesel - Das Wichtigste

  • Biodiesel ist ein Kraftstoff auf Basis von pflanzlichen Ölen.
  • Biodiesel kann durch Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Fetten oder Ölen mit Methanol hergestellt werden.
  • In Nordamerika kommt Sojaöl, in Asien wiederum Palmöl zum Einsatz, um Biodiesel zu produzieren.
  • Jährlich werden rund 4 Millionen Tonnen Biodiesel produziert.
  • Der reine Biodiesel ist nicht für jedes Auto kompatibel, unter Anderem dürfen aber Lastkraftwagen damit getankt werden.

Biodiesel

Biodiesel gilt als bekanntester Biokraftstoff, der als Alternative zu Kraftstoffen aus Erdöl gilt. Jährlich werden in Deutschland ca. vier Millionen Tonnen Biodiesel produziert. 

Dieser Biodiesel wird einerseits als Reinkraftstoff an manchen Tankstellen angeboten, andererseits wird er zu fossilem Kraftstoffdiesel beigemischt. Die beigemischte Menge darf jedoch die 7%-Marke nicht überschreiten, denn dies wurde so durch Deutschland und die EU gesetzlich geregelt.

Biodiesel ist weniger umweltschädlich und belastet die Böden und Gewässer weniger stark im Vergleich zu fossilem Kraftstoff. Der in Deutschland verwendete Biodiesel weißt außerdem eine durchschnittliche Treibhauseinsparung von über 80% auf, dadurch trägt Biodiesel zu einem gewissen Grad zum Klimaschutz bei

In europäischen Regionen wird der Biodiesel hauptsächlich aus Rapskernen gewonnen, die bis zu 45% Öl enthalten. Die Kerne werden ausgepresst und das so erhaltene Öl raffiniert. Alternativ dazu können auch Öle aus Sojapflanzen oder der Ölpalme als Basis verwendet werden.

Biodiesel ist ein Kraftstoff, der als Alternative zu mineralölbasiertem/fossilem Diesel gilt. Biodiesel enthält hauptsächlich Fettsäuremethylester.

Finales Biodiesel Quiz

Frage

Richtig oder Falsch?


Biodiesel ist ein Kraftstoff, der als Alternative zu mineralölbasiertem/fossilem Diesel gilt. Du gewinnst ihn durch die Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Fetten oder Ölen mit Methanol.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Eigenschaften von Biodiesel

Antwort anzeigen

Antwort

der Aggregatzustand ist flüssig

Frage anzeigen

Frage

Biodiesel Herstellung:

Die ersten Versuche, Biodiesel herzustellen, gehen auf die .................. -Jahre zurück.

Antwort anzeigen

Antwort

1990er

Frage anzeigen

Frage

Erkläre in einem Satz, wie Biodiesel hergestellt wird

Antwort anzeigen

Antwort

Biodiesel gewinnt man durch die Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Fetten oder von Ölen, mit Methanol.


Frage anzeigen

Frage

Wie wird der Begriff Fettsäuremethylester abgekürzt und was bedeutet die Abkürzung?

Antwort anzeigen

Antwort

Fettsäuremethylester wird abgekürzt in FAME, abgeleitet von der englischen Übersetzung "Fatty Acid Methyl Ester". 


Frage anzeigen

Frage

Aus welcher Pflanze wird in europäischen Regionen Biodiesel gewonnen?

Antwort anzeigen

Antwort

In europäischen Regionen wird der Biodiesel hauptsächlich aus Raps gewonnen.


Frage anzeigen

Frage

Erkläre, wie die Fette/Öle, die für die Reaktion zum Biodiesel erforderlich sind, gewonnen werden. Was entsteht dabei noch?

Antwort anzeigen

Antwort

In europäischen Regionen wird der Biodiesel hauptsächlich aus Raps gewonnen. Diese bestehen aus Rapskernen, die bis zu 45% Öl enthalten. Zuerst werden die Rapskerne ausgepresst - so erhält man das Öl (auch Rapsölmethylester, kurz RME, genannt) und dazu noch zahlreiche Reste.

Frage anzeigen

Frage

Die Reste, die nach der Rapskernpressung entstehen, werden auch als "............................................" bezeichnet. 


Antwort anzeigen

Antwort

​Rapskuchen

Frage anzeigen

Frage

Fülle die Lücken:


Die Herstellung von Biodiesel auf chemischer Ebene:


Die Fette werden auch als 1) ............................................. bezeichnet, da an das Glycerin drei Fettsäuren 2) ..................................... sind. Daraus ergibt sich ein Glycerinteil und ein 3) ......................................., die miteinander verbunden sind. Jede der drei Fettsäuren hat jetzt eine 4) ...................... Kette.


Antwort anzeigen

Antwort

1) Triyglyceride 

2) verestert 

3) Fettsäureteil 

4) lange 

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Prozess der Umesterung anhand der aufgeführten Grafik.



Antwort anzeigen

Antwort

Die Fette werden hier mit einem Alkohol, in diesem Beispiel Methanol, umgesetzt. Die beiden Stoffe reagieren dann zu Biodiesel und Glycerin - es fand eine Umesterung statt: die Fettsäuren sind jetzt nicht mehr mit dem Glycerin verestert, sondern mit dem Methanol. Damit erhält man also den gewünschten Fettsäuremethylester und das Glycerin als Nebenprodukt. 


Frage anzeigen

Frage

Warum wird die Reaktion der Umesterung in basischem Milieu durchgeführt?

Antwort anzeigen

Antwort

Allgemein wird findet die Reaktion in basischem Milieu statt, man fügt ihr also Natronlauge hinzu. Diese dient zur Beschleunigung der Reaktion ohne mit dieser zu reagieren. die Natronlauge erfüllt in diesem Fall also den Zweck eines Katalysators

Frage anzeigen

Frage

Nenne zwei andere Fettquellen zur Herstellung von Biodiesel

Antwort anzeigen

Antwort

1. theoretisch Speiseöl

2. Palmöl

3. Sojaöl

Frage anzeigen

Frage

Warum ist die Nutzung von Palmöl (als Biodiesel) sehr umstritten?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Nutzung von Palmöl als Biokraftstoff ist sehr umstritten, denn für die Gewinnung dieses Öls müssen Regenwälder flächendeckend gerodet werden. 


Frage anzeigen

Frage

Biodiesel wird als ... an Tankstellen angeboten.

Antwort anzeigen

Antwort

​reine Form

Frage anzeigen

Frage

Welche Fahrzeuge dürfen reinen Biodiesel tanken? Was ist dabei zu beachten und was sind die Folgen des nicht Beachtens?

Antwort anzeigen

Antwort

Reiner Biodiesel, bezeichnet als "B100", darf nur bei bestimmt angelegten Motoren verwendet werden, bei denen man auch die Freigabe des Herstellers erhalten hat - anderenfalls kann es zu Schäden des Motos führen. Hauptsächlich Lastkraftwagen können mit reinem Biodiesel getankt werden.

Frage anzeigen

Frage

Nenne jeweils 2 Vor- und Nachteile von Biodiesel

Antwort anzeigen

Antwort

Vorteile:

  • Biodiesel ist klimaschonender
  • Biodiesel enthält keine giftigen Aromaten wie Benzol
  • Biodiesel wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen
  • Beim Fahren wird der Kohlenmonoxid-Ausstoß vermindert
  • Das Öl kann aufgrund der guten Schmierbarkeit den Motor schonen
  • Biodiesel ist einfach zu transportieren und zu lagern, denn es ist nicht als Gefahrgut eingestuft


Nachteile:

  • Autos, die jetzt mit einem Gemisch oder reinem Mineralöldiesel fahren, können nicht auf puren Biodiesel umsteigen
  • der gesamte Dieselverbrauch kann durch den Umstieg auf Biodiesel nicht gedeckt werden
  • Felder für die Dieselproduktion können den Platz für die der Nahrungsmittelproduktion wegnehmen
  • die Emissionen der Stickoxide steigen
  • die positiven Auswirkungen auf die Umwelt sind kaum bemerkbar
  • in Deutschland gibt es kaum noch Tankstellen, die reinen Biodiesel anbieten


Frage anzeigen

Frage

Welcher Kompromiss wurde letztendlich getroffen, sodass wir auch noch in 40 Jahren mit unseren Autos fahren können?

Antwort anzeigen

Antwort

Aus einem Gemisch der beiden Dieselarten hat sich letztendlich ein Kompromiss gefunden. 

Frage anzeigen
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