Was ist Bioethanol bzw. Bioethanol?

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Was ist Bioethanol? Um diese Frage zu beantworten, ist es besser, zunächst Ethanol zu definieren. Ethanol ist seit mehr als zweitausend Jahren bekannt und wird auch als Alkohol, Ethylalkohol oder Trinkalkohol bezeichnet. Seine chemische Formel lautet C2H6O, CH3CH2OH oder C2F5OH und wird als EtOH abgekürzt. Die Benennung dieser Verbindung erfolgte systematisch und in Übereinstimmung mit den Standards der International Conference of Applied and Pure Chemistry (IUPAC), und zwar so, dass es sich bei dieser Substanz um eine Alkylgruppe mit zwei Kohlenstoffatomen (Präfix eth-) handelt, die durch verbunden sind eine Einfachbindung. -an-) und die funktionelle Gruppe -OH (Suffix -ol) wird gebildet und wird Ethanol genannt.

Von der chemischen Zusammensetzung her ist eine Methylgruppe (-CH3) mit einer Methylengruppe (-CH2) und einer Hydroxylgruppe (-OH) verbunden. Eine hohe Ethanolkonzentration im menschlichen Körper kann zu Funktionsstörungen und Vergiftungen des Gehirns führen. Als süchtig machende und psychoaktive Droge gilt diese Substanz als eine der ältesten und am weitesten verbreiteten Freizeitsubstanzen und kann bei hohem Konsum zu schweren Vergiftungen (Trunkenheit) und Neurotoxizität führen. Darüber hinaus wird Ethanol häufig als Lösungsmittel, Kraftstoff und Rohstoff bei der Herstellung anderer Chemikalien verwendet.

Was ist Bioethanol?

Bioethanol, das als pflanzlicher Kraftstoff und sauberer Kraftstoff bekannt ist, wird in verschiedenen Ländern als wirksamer Zusatzstoff verwendet, um die Verbrennungseigenschaften von Benzin zu verbessern und die Motorverschmutzung zu verringern. Im Iran hat dieser Treibstoff noch nicht genug Beachtung gefunden, aber nach den Plänen anderer Länder scheint es, dass der Iran bald verpflichtet sein wird, diesen Treibstoff zumindest als Zusatzstoff zu verwenden.

Die Eigenschaften des Kraftstoffs haben großen Einfluss auf seine Leistung und bestimmen, welcher Kraftstoff für welchen Fahrzeug- oder Motortyp geeignet ist. Daher weisen Kraftstoffe je nach Motortyp unterschiedliche Eigenschaften auf. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Einführung hochwertigerer Produkte haben globale Organisationen Regeln zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Umweltverschmutzung festgelegt. Diese Gesetze haben zur Formulierung verschiedener Standards für Kraftstoffe geführt.

Die in Kraftstoffunternehmen berücksichtigten Merkmale sind sehr vielfältig und es werden Dutzende verschiedener Merkmale berücksichtigt. Auch in diesem Bereich haben sich globale Standards etabliert und jedes Jahr werden neue und strengere Standards eingeführt. Benzin als Kraftstoff muss über geeignete Eigenschaften verfügen. Aus diesem Grund werden viele Eigenschaften in den zusammengestellten Normen berücksichtigt. Die Zugabe von Ethanol und anderen Alkoholen zu Benzin beeinflusst eine Reihe wichtiger Kraftstoffeigenschaften.

In den letzten Jahren hat sich mit der Einführung pflanzlicher und alternativer Kraftstoffe sowie dem Anstieg der Weltpreise für Erdölprodukte die Vielfalt der Kraftstoffe deutlich erhöht. Diese Vielfalt veranlasste die Automobil- und Kraftstoffhersteller dazu, eine Vereinbarung zur weltweiten Standardisierung von Kraftstoffen auszuarbeiten. Aus diesem Grund wurde 1998 eine neue Gruppe namens WORLDWIDE FUEL CHARTER gegründet, der der Verband europäischer Automobilhersteller, der Verband der Automobilhersteller, der Verband der Motorenhersteller und der Verband japanischer Automobilhersteller angehörten.

Der Zweck dieser Charta bestand darin, eine Standardisierung der Kraftstoffqualität auf globaler Ebene zu erreichen, um eine ordnungsgemäße Leistung der Motoren- und Automobilhersteller zu erreichen. Tatsächlich bestand sein Hauptzweck darin, Richtlinien für die Herstellung von Kraftstoffen mit festgelegten Standards bereitzustellen, die es Motoren- und Fahrzeugherstellern ermöglichen würden, ihre Produkte problemlos an klassifizierte Kraftstoffe anzupassen.

Wenn dem Benzin ein Kraftstoff wie Ethanol zugesetzt wird, tritt ein bestimmtes thermodynamisches Verhalten auf. Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen chemischen Spezies in Benzinlösungen mit Ethern und Alkoholen können zur Entstehung neuer Spezies führen, die bei Reaktionen eine wichtige Rolle spielen. Diese Effekte können zu Veränderungen der Endeigenschaften des Kraftstoffs führen, was von besonderer Bedeutung ist. Um eine Veränderung der Kraftstoffqualität zu verhindern, ist neben der Beachtung der Qualität des Kraftstoffs selbst auch der Einsatz von Partikel- und Wasserfiltern vor der Pumpe und den Peripheriegeräten erforderlich.

Untersuchung der Eigenschaften von Bioethanol

Bioethanol hat vier Generationen, auf die wir im Folgenden ausführlich eingehen

Bioethanol der ersten Generation:

Die Herstellung von Ethanol aus Quellen wie Zuckerrohr, Stärke, Mais, Melasse, tierischen Fetten und Pflanzenölen, die Nahrungsquellen sind, wird als Biokraftstoff der ersten Generation bezeichnet. In der Praxis werden jedoch überwiegend Zuckerrohr, Mais und Melasse verwendet. Weltweit produzieren Zuckerrohr und Mais 21 bzw. 60 Millionen Kubikmeter Ethanol. Die Zuckergewinnung aus diesen Quellen und ihre Verwendung umfassen mechanische Vorbehandlungsprozesse (Schreddern und Mahlen), enzymatische Hydrolyse, Fermentation und Ethanolproduktion sowie deren Trennung von den Produkten durch Destillation und Dehydrierung.

Derzeit finden 90 % der weltweiten Ethanolproduktion in den Vereinigten Staaten von Amerika statt. Im Jahr 2017 produzierten 211 Anlagen in den USA durchschnittlich etwa 290.000 Kubikmeter Ethanol pro Jahr (das entspricht 95,8 % der Produktion) und andere stärkehaltige Quellen.

Der Hauptunterschied zwischen den Prozessen zur Nutzung verschiedener Primärquellen wie Stärke und Zucker liegt im Hydrolyseschritt von Stärke zu Glucose für Mikroorganismen. Denn normalerweise sind Mikroorganismen nicht in der Lage, polymere Stärke direkt aufzunehmen. Beispielsweise kann die Hefe Saccharomyces cerevisiae Stärke nicht direkt verzehren, wohl aber mit Hilfe eines Enzyms das Disaccharid Saccharose aufnehmen. Andererseits gibt es amylische Hefen, die Stärke direkt verbrauchen können, aber diese Methode ist wirtschaftlich nicht rentabel und diese Hefen haben eine geringere Toleranz gegenüber Stärke in der Kulturumgebung.

Bioethanol der zweiten Generation:

Die zweite Generation von Biokraftstoffen wird hauptsächlich aus Lignozellulose-Biomasse hergestellt, die in der Natur weit verbreitet und kostengünstig vorkommt. Diese Biomassen umfassen Quellen wie Gras, Waldreste und landwirtschaftliche Abfälle (wie Bagasse, Getreideabfälle, Reishülsen und -stängel usw.) und beeinträchtigen die Nahrungsquellen nicht. In verschiedenen Phasen der Produktion dieser Kraftstoffgeneration, einschließlich Vorbehandlung und Fermentation, gibt es Herausforderungen, um eine kostengünstige und nachhaltige Produktion zu erreichen. Die zweite Generation von Biokraftstoffen hat jedoch ein großes Produktionspotenzial und es wird vorausgesagt, dass nur 10 % des weltweiten Abfalls etwa 50 % des gesamten Biokraftstoffbedarfs decken können.

Merkmale der zweiten Generation: Im Gegensatz zur ersten Generation wird die zweite Generation von Biokraftstoffen aus nicht-lebenswichtigen Quellen wie lignozellulosehaltiger Biomasse hergestellt und unterliegt keinen Einschränkungen beim Lebensmittelkonsum. Die Verwendung landwirtschaftlicher Abfälle bei der Produktion dieser Generation steht jedoch noch vor Herausforderungen bei der Kommerzialisierung. Die kristalline Struktur von Zellulose und inhomogenen Verbindungen der Hemizellulose in diesen Biomassen erfordert eine chemische oder physikalische Vorbehandlung und enzymatische Prozesse, die die Gesamtkosten erhöhen und die Entwicklung dieser Kraftstoffgeneration behindern können. Die Nutzung dieser Ressourcen schadet der Umwelt am wenigsten und konkurriert nicht mit der Nahrungsmittelversorgung. Die Massenproduktion dieser Generation ist jedoch mit Problemen konfrontiert, darunter hohe Kosten und eine geringe Effizienz bei der Umwandlung von Rohstoffen in Ethanol, was hauptsächlich auf das Vorhandensein zurückzuführen ist von Lignin in der Zusammensetzung dieser Ressourcen. Darüber hinaus besteht Bedarf an fortschrittlicher Technologie und Einrichtungen zur Unterstützung des Produktionsprozesses.

Im Allgemeinen kann die Umwandlung von Lignozellulosequellen in Ethanol durch zwei biochemische und thermochemische Methoden erfolgen. Bei der biochemischen Methode wird Zellbiomasse mithilfe von Enzymen in Ethanol umgewandelt. Dieser Prozess umfasst vier Stufen: physikalisch-chemische Vorbehandlung, enzymatische Hydrolyse von Zuckerpolymeren in Grundeinheiten, Fermentation dieser Einheiten mithilfe von Mikroorganismen wie Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis oder Clostridium ljungdahlii und schließlich Destillation. Bei der thermochemischen Methode wird das Rohmaterial starker Hitze ausgesetzt, um Kohlenmonoxid-, Wasserstoff- und Kohlendioxidgase zu erzeugen. Anschließend werden diese Gase mithilfe chemischer Katalysatoren wie Molybdändisulfid in das Endprodukt umgewandelt.

Bioethanol der dritten Generation:

Die dritte Generation von Bioethanol basiert auf der Nutzung von Meeresorganismen wie Algen als Quelle für Zellmasse. Algen sind für diesen Zweck eine geeignete Option, da sie einen hohen Fett- und Kohlenhydratgehalt haben, sich leicht in Gewässern kultivieren lassen und im Vergleich zu einem höheren Kohlendioxidverbrauch eine geringere Belastung für die Umwelt darstellen. Die Massenproduktion von Algenzellen kann bis zu 365 Tonnen Trockengewicht pro Hektar und Jahr erreichen. Einer der wichtigsten Vorteile von Algen bei der Ethanolproduktion ist der geringe Anteil an Lignin und Hemizellulose.

Derzeit steckt der Einsatz dieser Generation noch in den Kinderschuhen. Algen mit hohem Potenzial können als Zellmassequelle für die Bioethanolproduktion der dritten Generation direkt in Energie umgewandelt werden. Im Allgemeinen hängt der Einsatz dieser Ressourcen für die Bioethanolproduktion von Faktoren wie den verwendeten Technologien und den Umweltbedingungen für das Algenwachstum ab. Die Vorteile dieser Methode sind keine Beeinträchtigung der Nahrungsquellen, einfaches Wachstum, niedrige Kosten, hoher Fett- und Kohlenhydratgehalt sowie Energieversorgung. Zu den Algenarten, die als Rohstoffe für die Kraftstoffproduktion gelten, gehören Chaetocero scalcitrans, Isochrysis galbana, Nanochloropsis sp., Schizochytrium limacinum, Chlorella-Arten, Scenedesmus und Botryococcus braunii.

Bioethanol der vierten Generation:

Die vierte Generation von Biokraftstoffen gilt als neues Feld in der Biokraftstoffproduktion und ist den vorherigen Generationen in einigen Aspekten überlegen. Bei dieser Technologie werden neben der Aufnahme von Kohlendioxid (CO₂) auch Rohstoffe genutzt. Dieser Prozess umfasst das Design und die Konstruktion von Rohstoffen, Geräten und biologischen Systemen. Das Hauptziel dieser Generation ist eine nachhaltige Energieerzeugung sowie die CO₂-Absorption.

In dieser Generation werden gentechnisch veränderte Rohstoffe verwendet, die einen hohen Kohlendioxidverbrauch aufweisen können. Zu den geeigneten Algen für diese Anwendung gehören Botryococcus braunii, Schizochytrium, Chlorella und Scenedesmus. Auch gentechnisch veränderte Mikroorganismen, die eine hohe Produktion von Biokraftstoffen aufweisen, wie Bacillus subtilis, Acinetobacter calcoaceticus und Arthrobacter sp, werden als geeignete Optionen für die Bioethanolproduktion der vierten Generation vorgeschlagen.

Verwendung von Bioethanol als Kraftstoff

Heutzutage bestehen die menschlichen Energiequellen hauptsächlich aus drei Quellen: fossilen, nuklearen und erneuerbaren Quellen. In den letzten Jahren hat die starke Nutzung fossiler Ressourcen zu Umweltschäden, der Entstehung von Treibhausgasen und einer globalen Erwärmung geführt. Darüber hinaus sind diese Ressourcen nicht erneuerbar und werden in naher Zukunft zur Neige gehen. Trotz ihrer Vorteile haben nukleare Quellen auch Nachteile, wie etwa die Produktion von Atommüll, der Tausende von Jahren in der Natur verbleibt und hoch radioaktiv und gefährlich ist. Darüber hinaus sind die hohen Kosten für die Errichtung von Kernkraftwerken und die begrenzten Uranressourcen, die nicht wiederverwertbar sind, weitere Nachteile dieser Ressourcen.

Ein weiteres Problem bei diesen Energiequellen sind die Kosten für die Entsorgung nuklearer Abfälle und das Risiko, dass beim Transport radioaktive Stoffe austreten. Daher ist es notwendig, als Alternative nachhaltige und wirtschaftliche Quellen zu finden. Erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie, Geothermie, Wind, Meeresenergie, Wasserstoff und Biomasse haben ein hohes Ersatzpotenzial. Einer dieser alternativen Kraftstoffe kann Ethanol sein.

Beim Verbrennen von Ethanol in der Luft entstehen Kohlendioxid und Wasser, und es kann mit Benzin gemischt werden, um Benzol herzustellen.

CH3CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Ethanol wird hauptsächlich als Treibstoff und Treibstoffzusätze verwendet und kommt auch in Raketentreibstoff zum Einsatz. In jüngerer Zeit wird es auch als Treibstoff für leichte Rennflugzeuge verwendet.

Vorteile der Verwendung von Bioethanol

Die Vorteile der Produktion und des Verbrauchs von Bioethanol (Bioethanol) für die Umwelt und die öffentliche Gesundheit lassen sich im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien einteilen: erstens die Vorteile der Verwendung von Bioethanol als Ergänzung oder Ersatz für Benzin; und zweitens die Vorteile einer Reduzierung oder Eliminierung des Einsatzes von Benzin und petrochemischen Produkten mithilfe von Bioethanol. Im Folgenden werden wir einige dieser Vorteile gesondert erwähnen:

Vorteile der Bioethanolproduktion

Entwicklung des Anbaus von Energiepflanzen
Der Anbau von Energiepflanzen zur Bioethanolproduktion trägt dazu bei, die Grünfläche des Landes zu vergrößern und kann auch dazu beitragen, landwirtschaftliche Abfälle und Reststoffe zu verwerten.
Aufnahme von überschüssigem Kohlenstoff aus der Gerstenweizen
Die Nutzung von für die traditionelle Landwirtschaft ungeeigneten Wasserquellen wie Brackwasser sowie aufbereiteter oder unbehandelter Abwässer beim Anbau von Energiepflanzen trägt zum Kohlenstoffhaushalt der Atmosphäre bei.
Umgang mit der Wüstenbildung
Der Anbau energieproduzierender Pflanzen in Wüstengebieten anstelle von unproduktiven Pflanzen kann Wüstenbildung verhindern und Wüstenbildungsaktivitäten verbessern.
Kontrolle von Feinstaub
Der Anbau energieproduzierender Pflanzen in Wüstengebieten trägt dazu bei, das Phänomen Feinstaub zu reduzieren.
Steigerung der Produktivität und Rentabilität
Die Entwicklung gentechnisch veränderter Energiepflanzen, die nicht von Menschen und Nutztieren konsumiert werden, kann die Produktivität und Rentabilität steigern und den Einsatz von Wasser, Düngemitteln und Pestiziden optimieren.
Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie
Die Nutzung von Rückständen von Energiepflanzen und anderen landwirtschaftlichen Produkten zur Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie und der Verkauf überschüssiger Energieproduktion an das Stromnetz führt zu einer Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe.
Reduzierung des Einsatzes schädlicher landwirtschaftlicher Produkte
Die Produktion von DDGS als Nebenprodukt von Bioethanol liefert das für Nutztiere benötigte Protein und reduziert den Verbrauch von chemischen Düngemitteln und Giften.
Verwertung von Industrieabfällen
Die Verwendung von Industrieabfällen und Siedlungsabfällen bei der Herstellung von Bioethanol kann viele Vorteile für die Umwelt haben und zur Gewährleistung der öffentlichen Gesundheit beitragen.
Ersatz von MTBE
Die Verwendung von Bioethanol anstelle von MTBE im Benzin kann dazu beitragen, die Verschmutzung der Wasser- und Bodenressourcen zu verringern und die Probleme der durch MTBE verursachten Kontamination zu verringern, die in verschiedenen Ländern, einschließlich Iran, insbesondere in abgelegenen Gebieten, häufig auftritt.

Im Allgemeinen kann der Ersatz von Bioethanol durch herkömmliche und petrochemische Kraftstoffe dazu beitragen, die Umwelt und die öffentliche Gesundheit zu verbessern und die durch den Einsatz schädlicher Chemikalien verursachten Probleme zu verringern.

Probleme durch die Flüchtigkeit von Bioethanol

Um die Bedeutung der Kontrolle der Kraftstoffeigenschaften zu verdeutlichen, können wir den Kraftstoffdampfdruck erwähnen, der eines der Merkmale der Kraftstoffflüchtigkeit ist. Beispielsweise wird in Kraftstofftanks der Benzindampfdruck durch spezielle Dampfregelventile abgelassen oder durch Dampfrückgewinnungseinheiten zurückgewonnen. In den Vereinigten Staaten variiert der zulässige Bereich dieser Kraftstoffeigenschaft je nach Bundesstaat und Jahreszeit. In einigen Bundesstaaten ist die Zugabe von Ethanol zu Benzin so geregelt, dass der Dampfdruck des beigemischten Kraftstoffs bis zu eine Einheit höher ist als der von reinem Benzin.

Die Flüchtigkeit des Kraftstoffs ist eines der Hauptmerkmale von Benzin, das seine Leistung stark beeinflusst. Diese Eigenschaft hängt mit der Fähigkeit des Kraftstoffs zusammen, von flüssig in dampfförmig umzuwandeln. Benzin und andere flüssige Kraftstoffe wie Alkohole werden in verschiedenen Motortypen mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen verwendet.

Motoren und Autos arbeiten unter unterschiedlichen Wetterbedingungen und ihre Arbeitsbedingungen sind an verschiedenen Orten hinsichtlich Umgebungstemperatur und -druck sehr unterschiedlich. Daher gehören die Kraftstoffflüchtigkeitseigenschaften von Ottomotoren zu den kritischen Eigenschaften. Es gibt mehrere Parameter zur Messung der Kraftstoffflüchtigkeit, darunter Dampfdruck, Destillationsdiagramm, Dampf-zu-Flüssigkeits-Verhältnis und Dampfsperrindex.

Kraftstoffe, die nicht leicht verdampfen, können bei kaltem Wetter zu Startproblemen des Motors führen. Motoren, die mit schwer verdunstenden Kraftstoffen ausgestattet sind, verfügen nicht über genügend Agilität und werden nicht rechtzeitig warm. Umgekehrt verursachen übermäßig verdampfende Kraftstoffe bei hohen Temperaturen Probleme, da das Kraftstoffgemisch fett werden und bei der Verbrennung Zylinder und Kolben beschädigen kann.

Manchmal sammeln sich Kraftstoffdämpfe in den Kraftstoffleitungen und behindern den Kraftstofffluss zum Motor. Übermäßige Verdunstung führt zu Gasblasen oder Dampfblasen. Durch die Anpassung der flüchtigen Eigenschaften des Kraftstoffs an verschiedene Jahreszeiten und Klimazonen können diese Probleme vermieden und die Leistung des Motors verbessert werden. Daher kommt der Qualität des Kraftstoffs hinsichtlich der Verdampfungsneigung eine besondere Bedeutung zu.

Eine detaillierte Untersuchung der Eigenschaften von Bioethanol-Kraftstoff

Damit Ethanol effektiv mit Benzin oder Diesel verwendet werden kann, müssen die Eigenschaften des beigemischten Kraftstoffs überprüft werden, um die relevanten Standards zu erfüllen. Die wichtigsten zu bewertenden Merkmale sind Dampfdruck, Dampfsperre, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Oktanzahl und Destillationseigenschaften. Im Folgenden untersuchen wir die Auswirkung der Zugabe von Bioethanol zum Benzin auf diese Eigenschaften.

1. Dampfdruck

Der Kraftstoffdampfdruck ist eine der Schlüsseleigenschaften, die die Motorleistung und die Menge der verdampfenden Schadstoffe vor der Verbrennung stark beeinflusst. Die folgende Grafik zeigt, dass die Zugabe von Ethanol zu Benzin den Dampfdruck erhöht. Der maximale Dampfdruck wurde in einer Mischung mit 10 % Ethanol beobachtet, und mit zunehmender Ethanolmenge nimmt der Dampfdruck ab. Die Auswirkung der Ethanolzugabe auf den Kraftstoffdampfdruck ist klar; Um die Umweltverschmutzung zu reduzieren, die Kraftstoffleistung zu verbessern und die Energieeffizienz zu steigern, muss daher auf diesen Parameter geachtet werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass Hersteller bei der Verwendung von Ethanol in Benzin, insbesondere in kleinen Mengen (unter 20 %), Vorsichtsmaßnahmen bei ihren Kraftstoffkomponenten treffen müssen.

Ein weiterer Punkt ist, dass sich Eigenschaften wie der Dampfdruck zu verschiedenen Jahreszeiten und je nach Umgebungsbedingungen ändern können. Bei richtiger Handhabung ist es möglich, Ethanol im Iran zu verwenden, wo das Klima sehr unterschiedlich ist. Darüber hinaus ermutigt die Auswirkung des Kraftstoffdampfdrucks auf die Umweltverschmutzung die Gesellschaft und die Behörden, Kraftstoffe zu standardisieren und auf unterschiedliche Kraftstoffeigenschaften in verschiedenen Regionen und Jahreszeiten des Landes zu achten.

Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Ethanol auf den Dampfsperrindex des Kraftstoffs. Die Verringerung des Dampfblasenindex bedeutet eine Verringerung der Transportrisiken, eine Verbesserung des Motorstarts bei heißem Wetter und eine Verringerung der Verdunstungsverschmutzung. Diese Grafik zeigt, dass durch die Zugabe von Ethanol zu Benzin der Dampfblasenindex zunächst zunimmt und dann abnimmt.

2. Beweglichkeit

Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Ethanol auf den Agilitätsindex von Benzin. Der Benzin-Agilitätsindex gibt die Fähigkeit von Benzin an, schnell zu starten und den Motor effektiv zu erwärmen. Eine Verringerung des Agilitätsindex führt dazu, dass sich der Motor schneller erwärmt und die gewünschte Temperatur erreicht, was durch die Zugabe von Ethanol zum Benzin verbessert wird. Die Grafik zeigt jedoch, dass mit zunehmendem Ethanolanteil die Wirkung dieser Veränderungen abnimmt und schließlich der Agilitätsindex wieder zunimmt.

3. Stöchiometrisches Verhältnis

Die folgenden Grafiken zeigen den Einfluss von Ethanol auf die Sauerstoffmenge im Kraftstoff bzw. das stöchiometrische Verhältnis von Luft zu Kraftstoff. Diese Eigenschaften spielen eine wichtige Rolle für die Motorleistung und werden durch die Zugabe von Ethanol verändert. Um die Motorleistung zu optimieren und eine optimale Verbrennung zu erreichen, müssen notwendige Änderungen im intelligenten Motorsteuerungssystem vorgenommen werden.

Häufig gestellte Fragen

Wie verläuft der Lebenszyklus von Bioethanol-Kraftstoff?

Die positiven Auswirkungen der Produktion und des Verbrauchs von Bioethanol auf die Umwelt und die öffentliche Gesundheit hängen mit dem Lebenszyklus dieses Kraftstoffs zusammen. Die Lebenszyklusanalyse von Bioethanol im Vergleich zu fossilen Brennstoffen zeigt, dass die Verwendung von Biokraftstoffen im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nicht zu einer Erhöhung der Kohlenstoffmenge in der Atmosphäre führt. Dies ermöglicht es Bioethanolproduzenten, die Vorteile von Abkommen wie dem Kyoto-Protokoll und anderen Umweltabkommen zu nutzen, sofern die Einhaltung von Umweltgrundsätzen und ein Gleichgewicht bei Energieverbrauch und -produktion gewährleistet sind.

Der Lebenszyklus von Bioethanol, der bei den Wasserressourcen und landwirtschaftlichen Produkten auf dem Bauernhof beginnt und bei den Abgasen des Autos endet, gliedert sich in zwei Hauptabschnitte. Der erste Teil umfasst die Phasen der Rohstoffversorgung, Produktion und Logistik von Bioethanol vom Bauernhof bis zum Autotank. Der zweite Teil umfasst die Bewegung vom Tank des Autos über die Bewegung der Räder bis hin zum Austritt der bei der Verbrennung von Ethanol entstehenden Gase (Wasserdampf und Kohlendioxid) aus dem Auspuff des Autos.

Jeder dieser Schritte hat spezifische Vorteile für die Umwelt und die öffentliche Gesundheit. Aus diesem Grund profitieren Länder, die Bioethanol in ihrem Transportsystem nur importieren und verbrauchen und die Produktionsphase außer Acht lassen, nur teilweise von den Vorteilen dieses umweltfreundlichen Kraftstoffs.

Ein weiterer Punkt ist, dass die Verwendung von pflanzlichen (landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen), industriellen und städtischen Abfällen und Rückständen zur Herstellung von Bioethanol mehr Umweltvorteile bringen und den Lebenszyklus dieses Produkts auf andere Weise bewerten kann. Dieses Problem bedarf einer detaillierteren Untersuchung und Diskussion.

Wozu dient Ethanol?

Anwendung in der Gesundheits- und Kosmetikindustrie
Anwendung in Arzneimitteln
Anwendung in der Lebensmittelindustrie
Zur Reinigung von Oberflächen verwenden
Verwendung als Brennstoff
Verwendung als Lösungsmittel

Ersetzen eines Teils des Altbenzins durch Bioethanol

Der Ersatz eines Teils des in Autos verbrauchten Benzins, insbesondere in Großstädten, kann auf drei verschiedenen Ebenen erfolgen:

1. Geringe Substitution: In diesem Fall wird Benzin mit geringeren Ethanolanteilen gemischt, typischerweise 5, 10 oder 15 Prozent. Diese Methode ähnelt der in vielen Ländern verwendeten Methode.

2. Mittlere Substitution: Auf diesem Niveau erreicht der Ethanolanteil im Benzin 5-35 %. Diese Methode wird in einigen Ländern verwendet, beispielsweise in Brasilien.

3. Hohe Substitution: Bei diesem Ansatz wird Ethanol in einer Menge von 85 % oder sogar 100 % verwendet. Um diese Art von Kraftstoff zu nutzen, werden spezielle Fahrzeuge namens FFV (Flex-Fuel Vehicles) benötigt. Diese Fahrzeugtypen können Benzin, Ethanol oder eine Kombination aus beiden in jedem beliebigen Verhältnis verwenden. Länder wie Brasilien, die Vereinigten Staaten von Amerika und die Europäische Union implementieren diese Methode schrittweise. In Brasilien sind fast alle Neufahrzeuge FFVs und können mit Benzin, Ethanol oder einer Mischung davon betrieben werden.

Diese Ersetzungen führen zu einer Reduzierung der Schadstoffe aus den Abgasen von Autos, die durch die Verbrennung und teilweise unvollständige Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen.

Bei höherwertigen Benzinen, die Aromaten, insbesondere Benzol, enthalten, kann der Einsatz dieser Benzinart die Emissionen in geringerem Maße reduzieren, jedoch nicht vollständig beseitigen. Andererseits führt die Verbrennung von Bioethanol in Autos nicht nur zur Verbrennung von Benzin, sondern bringt auch nicht die üblichen Schadstoffe fossiler Brennstoffe wie Kohlenmonoxid, Stickoxide und Schwefel mit sich.