Biodiesel (seltener Agrodiesel), chemisch Fettsäuremethylester, ist ein Kraftstoff, der in der Verwendung dem mineralischen Dieselkraftstoff gleichkommt. Die chemische Industrie gewinnt Biodiesel durch Umesterung pflanzlicher oder tierischer Fette und Öle mit einwertigen Alkoholen wie Methanol oder Ethanol.
Seit 2009 wird in Deutschland herkömmlichem Diesel bis zu 7 % Biodiesel beigemischt, an Tankstellen als „B7“ gekennzeichnet.
Durch den Rückgang der steuerlichen Förderung seit Januar 2013 sank der Absatz von Biodiesel als Reinkraftstoff in Deutschland erheblich.
Im Vergleich zu Diesel auf Mineralölbasis verursacht Biodiesel weniger Emissionen, obwohl die Rohemissionen von Stickoxiden höher liegen. Er wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen, ist biologisch abbaubar und hat gute Schmiereigenschaften, was bei der Verwendung von schwefelarmem Diesel ein Vorteil ist.
Biodiesel ist der Biokraftstoff, der bislang den größten Beitrag zur Versorgung des Verkehrssektors in der Europäischen Union geleistet hat.
Biodiesel (seltener Agrodiesel), chemisch Fettsäuremethylester, ist ein Kraftstoff, der in der Verwendung dem mineralischen Dieselkraftstoff gleichkommt. Die chemische Industrie gewinnt Biodiesel durch Umesterung pflanzlicher oder tierischer Fette und Öle mit einwertigen Alkoholen wie Methanol oder Ethanol.
Seit 2009 wird in Deutschland herkömmlichem Diesel bis zu 7 % Biodiesel beigemischt, an Tankstellen als „B7“ gekennzeichnet.
Durch den Rückgang der steuerlichen Förderung seit Januar 2013 sank der Absatz von Biodiesel als Reinkraftstoff in Deutschland erheblich.
Im Vergleich zu Diesel auf Mineralölbasis verursacht Biodiesel weniger Emissionen, obwohl die Rohemissionen von Stickoxiden höher liegen. Er wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen, ist biologisch abbaubar und hat gute Schmiereigenschaften, was bei der Verwendung von schwefelarmem Diesel ein Vorteil ist.
Biodiesel ist der Biokraftstoff, der bislang den größten Beitrag zur Versorgung des Verkehrssektors in der Europäischen Union geleistet hat.
Chemie des Prozesses
Die Umesterung erfolgt durch Umsetzen von Pflanzenölen mit Methanol nach nebenstehender Reaktionsgleichung. Das Gemisch der dabei entstehenden Methylester nennt man Fettsäuremethylester (FAME) oder Biodiesel, als Kuppelprodukt fällt Glycerin an.
Rohstoffe
Als Rohmaterial für die Biodieselherstellung findet in Europa hauptsächlich Rapsöl Verwendung, in den USA vorwiegend Sojaöl, vor allem in den Sommermonaten auch Palmöl. Viele Herstellungsverfahren benötigen raffiniertes Öl, das einem Aufbereitungsprozess unterzogen wurde. Bei der Raffination werden Verunreinigungen wie Schleimstoffe, freie Fettsäuren, Carotine und Tocopherole entfernt.
Industrieanlagen
Moderne Industrieanlagen haben eine Jahreskapazität von mindestens 100.000 Tonnen pro Jahr.[2]
Katalysatoren
Die Umesterung wird in der Regel alkalisch katalysiert. Zur Vermeidung von durch Wasser bedingten Nebenreaktionen finden als Katalysatoren hauptsächlich wasserfreie Alkoholate Verwendung, die als ca. 30%ige Lösung von Natrium- oder Kaliumalkoholat in Methanol eingesetzt werden.[3]
Mechanismus
Eine Umesterung (Alkoholyse) kann sowohl durch Säuren wie auch durch Basen katalysiert werden. Es handelt sich um eine Gleichgewichtsreaktion. Im Sauren beginnt die Reaktion mit der Protonierung des Carbonyl-Sauerstoffatoms, gefolgt von einem Angriff des Alkohols auf das Carbonyl-Kohlenstoffatom. Im Basischen wird zunächst der Alkohol deprotoniert. Dann greift er als Alkoholat-Anion das positiv polarisierte Carbonyl-Kohlenstoffatom des Esters an, siehe Abbildung:[2]
In diesem Beispiel wird als Alkoholat das Methanolat gewählt, somit entsteht ein Methylester.
Umesterung
Als Umesterung wird eine chemische Reaktion bezeichnet, bei der ein Ester in einen anderen überführt wird. Da es sich bei diesen Reaktionen um Gleichgewichtsreaktionen handelt, müssen bestimmte Reaktionsbedingungen geschaffen werden, um das Gleichgewicht auf die Produktseite zu verschieben. In diesem Fall kommt es zur Reaktion von Triglyceriden mit Methanol zu Fettsäuremethylestern. Der dazu verwendete basische Katalysator ist häufig Natriummethanolat (NaOCH3).
Mat. VI Biodiesel aus Rapssamen (grafs-bio-seiten.de)
Mat. VI Biodiesel aus Rapssamen (grafs-bio-seiten.de)