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Pflanzenkraftstoffe
In diesem Kapitel werden die Pflanzenkraftstoffe und die an ihnen durchgefuehrte
Untersuchungen vorgestellt.
Allgemeine Grundlagen von Pflanzenölen
Die Verwendung von Pflanzenöl als Energieträger geht zurück bis ins Altertum, als
aus Oliven Lampenoel herstellt wurde. Die Verwendung des Pflanzenöls als Kraftstoff
für Verbrennungskraftmaschinen wurde durch Rudolf Diesel nachgewiesen.
Pflanzenöle wurden aber durch den Dieselkraftstoff aus wirtschaftlichen Gruenden
verdraengt. Sie erlebten erst 1973/74 bei der oelkrise eine Wiedergeburt. Weitere
Impulse erhielt die Pflanzenöl-Technik als Dieselersatz in den 80ern, als die
Landwirtschaft aufgrund von ueberproduktion Flaechen stillegen musste. Diese
stillgelegten Flaechen durften aber weiterhin zum Anbau von oelsorten verwendet
werden, ohne Ihre Stillegungspraemien zu verlieren. Die Pflanzenöl-Technik bekam in
den 90ern den wohl staerksten Schub, durch das groesser werdende Umweltbewusstsein
der Menschen. Begriffe wie Treibhauseffekt, Klimaveraenderung, Saurer
Regen und Waldsterben liessen die Menschen aufschrecken.
Eine Verminderung dieser Probleme kann im wesentlichen durch die Verwendung
von Pflanzenöl erzielt werden.
Pflanzenöle werden in oelmuehlen, durch das Auspressen und Extrahieren der
Fruechte oder Samen der verschiedenen oelpflanzen, gewonnen. Sie bestehen im
wesentlichen aus zwei Komponenten, aus Glyzerin als Grundtraeger und den an ihm
angelagerten Fettsaeuremolekuelen, die sich unter Abspaltung von Wasser mit dem
Glyzerin verbunden haben. Diese Verbindung wird Triglycerid genannt.
Abbildung: Bildung eines Fettmolekuels
Fette oder Öle bestehen hauptsaechlich (97%) aus diesen Triglyzeridmolekuelen.
Die restlichen 3% bestehen aus freien Fettsaeuren, Vitaminen, Wasser,
Phosphorverbindungen, sowie Spuren von Schwefel.
Öle und Fette unterscheiden sich hauptsaechlich durch die prozentual verschiedenen
angelagerten Fettsaeuren. Diese Fettsaeuren bestehen aus gradzahligen
Kohlenwasserstoffketten (16-22 Kohlenstoffatome) mit einer Carboxylgruppe.
Fettsaeuren unterscheiden sich durch die Anzahl der Kohlenstoffatome und die
Anzahl der Doppelbindungen. Im Zusammenhang mit Doppelbindungen wird auch
von gesaettigten und einfach und mehrfach ungesaettigten Fettsaeuren gesprochen.
Diese Doppelbindungen haben grundsaetzlich zwei für die Technik wichtige
Eigenschaften. Je höher die Anzahl der Doppelbindungen, desto niedriger ist der
Schmelzpunkt. Weiterhin kann festhalten werden, dass eine höhere Anzahl von
Doppelbindungen den Ablauf einer Reaktion beguenstigt. Das bedeutet, dass bei
Fettmolekuelen mit mehrfachungesaettigten Fettsaeuren grundsaetzlich die motorische
Verbrennung besser ist.
Bei pflanzlichen oelen und Fetten aus der Lebensmittelindustrie stehen andere
Eigenschaften im Vordergrund. Die Fette und Öle die hier gebraucht werden -in der
Hauptsache zum Fritieren- müssen über eine möglichst lange Zeit der thermischen
Belastung standhalten. Je mehr Doppelbindungen vorliegen, desto höher ist das
Risiko der chemischen Reaktion an diesen Doppelbindung. Durch diese Reaktionen
können kanzerogene Stoffe entstehen. Deshalb werden in der Lebensmittelindustrie
gern Fette und Öle mit gesaettigten Fettsaeuren zum Fritieren verwendet.
Pflanzenöle sollten, um als Kraftstoff eingesetzt zu werden, normiert werden. Hierzu
gibt es aus dem LTV-Arbeitskreis Dezentrale Pflanzenoelgewinnung Weihenstephan
einen Normierungsvorschlag (Anhang A) zu Rapsöl [4]. Dieser Normierungs- vorschlag lässt sich in Zukunft wahrscheinlich auch auf andere Pflanzenöle
erweitern, da Rapsöl global gesehen nur einen geringen Anteilen an der weltweiten
Pflanzenoelproduktion hat. Mit Einschraenkungen lässt sich dieser Normvorschlag auch
auf Recycling-Fette und –Öle anwenden.
Der Normierungsvorschlag für Rapsöl ist der Kraftstoffnorm für Dieselkraftstoff
(EN 506) und Dieselkraftstoff aus Fettsaeuremethylester (DIN E 51606) sehr aehnlich.
Als Erweiterung der Dieselkraftstoff-Norm kam hinzu:
• Neutralisationszahl
• Iodzahl
• Heizwert
• Gesamtverschmutzung
• Gesamtverschmutzung mit 5 μm-Filter
• Kaelteverhalten
• Phosphorgehalt
Dafür wurden folgende Teilbereiche herausgenommen:
• Siedeverlauf
• Grenzwert der Filtrierbarkeit
• Chlorgehalt
Wenn die Öl- und Motorenhersteller ihre Erfahrungen mit dem Normvorschlag
gesammelt haben, ist geplant diesen Vorschlag zur Norm zu erheben.
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