Bestimmt hast du schon einmal von Biodiesel gehört. Kraftstoff aus Pflanzen herzustellen, ist ein guter Ansatz: Da die Erdölreserven begrenzt sind, bemüht man sich um nachwachsende Alternativen. Außerdem ist Biodiesel vergleichsweise klimafreundlich, denn beim Verbrennen im Motor wird nur soviel CO₂ freigesetzt wie zuvor beim Wachsen von den Pflanzen aufgenommen wurde.

Kann man mit Biodiesel einen Salat anmachen?

Kann man nicht! Aber genau hier liegt ein großes Problem: Für die Herstellung von Biodiesel kommt meist Raps oder Soja zum Einsatz, also Pflanzen, die auch der Ernährung dienen können. Außerdem könnte auf den Raps- oder Sojafeldern genauso gut Getreide angebaut werden. In ärmeren Ländern sind in der Vergangenheit oft die Lebensmittelpreise stark gestiegen, da viele Bauern statt Nahrungsmittel lieber Biodiesel produziert haben.

Auch bei Daimler erforscht man Alternativen zu den fossilen Brennstoffen. Wichtig ist den Forschern, neue klimafreundliche Kraftstoffe zu entwickeln, die nicht zu Lasten von Nahrungsmitteln hergestellt werden. So hat Daimler gemeinsam mit Partnern einen neuen Kraftstoff namens SunDiesel entwickelt, der nur aus Stroh, Holz- und Pflanzenabfällen gewonnen wird. Außerdem hat Daimler ein ganz besonderes Projekt in Indien angekurbelt. Dort wird ein spezieller Biodiesel aus einer speziellen Nuss gewonnen: der Jatropha-Nuss.

Indien – Ein Land der Gegensätze

Kannst du dir vorstellen, dass in Indien ein Sechstel aller Menschen lebt? Indien hat über eine Milliarde Einwohner und ist damit nach China das bevölkerungsreichste Land der Erde. Die Bevölkerung wächst stetig und in hohem Tempo, genauso wie die Wirtschaft des Landes. Doch Indien ist ein Land mit zwei Gesichtern: In den großen Städten gibt es immer mehr Menschen mit einer guten Bildung; einige haben es sogar zu einem bescheidenen Wohlstand gebracht. Wirtschaft und Industrie, aber auch das steigende Mobilitätsbedürfnis in und zwischen den städtischen Gebieten lassen den Bedarf an Erdölprodukten steigen, von denen ein Großteil importiert werden muss.

Auf dem Land hingegen sind die Menschen oft sehr arm. Viele können nicht lesen und schreiben. Ein Großteil der Dörfer hat weder Elektrizität noch Zugang zu Erdöl. Für die meisten Menschen auf dem Land ist der Tag dann zu Ende, wenn die Sonne untergeht, da Straßen und Häuser nicht oder nur kaum beleuchtet werden können. Auch Schulen und gut ausgebildete Lehrer gibt es bei weitem nicht überall. Für einen jungen Inder, der in einem Dorf auf dem Land aufwächst, stehen die Chancen deshalb nicht besonders gut, eines Tages in der Stadt zu studieren.

Die Menschen leben von der Landwirtschaft. Die Erträge sind jedoch oft nicht sehr hoch. Ein Viertel der Flächen Indiens sind landwirtschaftlich gar nicht nutzbar, da die Böden zu wenige Nährstoffe enthalten. Eine Ursache hierfür ist die so genannte Erosion: Durch falschen oder übertriebenen Ackerbau werden die Nutzflächen ausgelaugt; Nährstoffe werden durch Wasser weggeschwemmt oder bei staubigen Böden vom Wind fortgetragen. Auf erodierten Flächen kann kein normaler Ackerbau mehr betrieben werden.

Nussfrucht
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Jathopha kann Probleme lösen helfen

Die indische Regierung möchte nicht mehr so viel Erdöl importieren und stattdessen mehr auf den Anbau von Pflanzen setzen, aus denen Biokraftstoff gewonnen werden kann. Durch Förderung der Biokraftstoffe soll auch die Wirtschaft im ländlichen Raum unterstützt werden. Hier kommt Jatropha ins Spiel!

Jatropha Curcas ist ein Strauch aus der Familie der Wolfsmilchgewächse, der ölreiche Samen hervor bringt. Alle Pflanzenteile des Jatropha-Strauchs sind giftig. Die Pflanze ist sehr genügsam und robust. Sie wächst sowohl in sehr trockenem als auch in niederschlagsreichem Klima, verträgt jedoch keinen Frost. Die Ansprüche an die Bodenqualität sind gering. Jatropha-Pflanzen können daher auch auf erodierten Böden angebaut werden, auf denen nichts Essbares wachsen würde. Das ist eine wichtige Vorraussetzung für die sinnvolle Nutzung.

Daimler hat über einige Jahre in Versuchsplantagen in verschiedenen Gebieten Indiens den Anbau der Jatropha-Planze erforscht und optimiert. Unter anderem wurde untersucht:

  • wann der günstigste Pflanzzeitpunkt gegeben ist
  • wie dicht man die Pflanzen setzen kann, um optimale Erträge zu erreichen
  • wie man optimal düngt und bewässert
  • wie man die Erträge z.B. durch Beschnitt und Unkrautbekämpfung verbessern kann

Durch diese Untersuchungen kann man jetzt indischen Bauern eine genaue Anleitung geben, wie sie den Anbau von Jatropha durchführen sollten. Dieses Wissen wurde an die örtlichen Bauern in mehreren Workshops weitergegeben.

Herstellung des Kraftstoffes

Da Pflanzenöl in modernen Dieselmotoren nicht direkt eingesetzt werden kann, wird in einem
chemischen Verfahren aus dem Pflanzenöl Biodiesel hergestellt. Im Daimler Jatropha-Projekt wurde eine kleine Biodieselanlage entwickelt, die man auch im ländlichen Raum Indiens einsetzen und mit der man Biodiesel in guter Qualität herstellen kann.

Im Laufe des Projekts wurden in dieser Anlage ca. 80.000 Liter Biodiesel produziert. Dieser Kraftstoff wurde bei Mercedes-Benz India für Fahrzeuguntersuchungen und zum Betrieb einer Testflotte erfolgreich eingesetzt. Sowohl unter den tropisch heißen Bedingungen Südindiens als auch in der Kälte des Himalajas leisteten die Jatropha-Fahrzeuge zuverlässig ihren Dienst.

Eine Nuss, viele Vorteile

Der Anbau von Jatropha ist in vielerlei Hinsicht sinnvoll: Indien ist nicht mehr so stark von Ölimporten abhängig, wenn saubere Kraft- und Heizstoffe im eigenen Land hergestellt werden. Außerdem verbessert sich die Luftqualität in den Ballungszentren, wenn dort moderne Dieselfahrzeuge eingesetzt werden, die Jatropha-Biodiesel tanken.

Für die Landbevölkerung hat es außerdem verschiedene Vorteile: Zum einen werden im Bereich des Anbaus der Jatropha-Pflanzen und der Biodiesel-Herstellung neue Arbeitsplätze geschaffen. Außerdem können die Leute einen Teil des erzeugten Jatropha-Kraftstoffes selbst benutzen. So lässt sich z. B. mit Hilfe eines Generators Strom erzeugen. Das kann in einem Dorf viel verändern: Abends kann bei Licht nun noch Nebenbeschäftigungen nachgegangen werden oder Kinder können im Fernsehen an speziellem Fernunterricht teilnehmen, somit mehr lernen und ihre Zukunftschancen verbessern. Auf den Feldern können mit Jatropha-Biodiesel betriebene, landwirtschaftliche Maschinen eingesetzt und dadurch die Erträge verbessert werden. Mehr noch: Der Anbau von Jatropha hilft, weitere Erosionen zu verhindern. Langfristig erholen sich die Böden wieder, so dass dort auch wieder Nahrungsmittel angebaut werden können. Besonders lokal kann also direkter Nutzen aus der Jatropha-Nuss gezogen werden.

Biodiesel bekommt man schon lange an vielen Tankstellen; er wird auch herkömmlichem Kraftstoff beigemischt. Der Ansatz ist richtig: Da die Erdölreserven begrenzt sind, bemüht man sich um nachwachsende Alternativen; außerdem ist Biodiesel vergleichsweise klimafreundlich. Doch Biodiesel ist nicht unproblematisch: Die Substanz ist aggressiv und kann in purer Form moderne PKW-Motoren schädigen. Außerdem steht Biodiesel in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, da er aus Pflanzenölen hergestellt wird, die auch der Ernährung dienen können. Gerade in armen Ländern ist das kritisch. Hinzu kommt, dass nur ein kleiner Teil der Pflanzen zur Biodieselproduktion genutzt werden kann und das meiste Abfall ist!

Pflanzenabfall? Immer her damit!

Genau hier setzt Daimler mit seinen Kooperationspartnern an: SunDiesel heißt ein neuer künstlicher Dieselkraftstoff, der u. a. aus Pflanzen- und Holzabfällen hergestellt wird. Sundiesel ist ein so genannter BTL-Kraftstoff. BTL steht für Biomass-to-Liquids und bedeutet so viel wie „Biomasse wird zu Flüssigkeit“. Bei der Herstellung von SunDiesel kann beliebige Biomasse verwendet werden und nicht nur die Früchte oder Samen wie bei herkömmlichen Biokraftstoffen. Jeder Teil einer Pflanze – vom Strohstängel bis zum Fruchtkörper, von der Baumwurzel bis zum Wipfel – eignet sich für die Herstellung. SunDiesel verbrennt sehr schadstoffarm und greift den Motor nicht an. Da es dem neuen Kraftstoff außerdem ziemlich egal ist, aus welchen Pflanzen er hergestellt wird, steht die Produktion von SunDiesel auch nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Wegen der vielen Vorteile gegenüber Biodiesel und Co. wird der SunDiesel auch als „Biokraftstoff der zweiten Generation“ bezeichnet.

SunDiesel ist weitgehend klimaneutral: Bei seiner Verbrennung wird nur so viel vom Treibhausgas CO₂ frei, wie die Pflanze beim Wachsen aufgenommen hat. Das sind im Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff bis zu 95 Prozent weniger. Hierzu muss lediglich das CO₂ hinzugezählt werden, das bei der Produktion von SunDiesel freigesetzt wird. Der neue synthetische Biokraftstoff ist außerdem schwefel- und aromatenfrei und damit der reinste Dieselkraftstoff, den es je gab. Er funktioniert in alten und neuen Fahrzeugen gleichermaßen gut. Daher kann auch das bestehende Tankstellen-Netz ohne aufwändige Erweiterungen weiter genutzt werden.

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Kraftstoff mit Zukunft

Weil Daimler die Entwicklung von sauberen Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren vorantreiben möchte, wurde schon 2002 eine Partnerschaft mit Choren Industries, dem Hersteller von SunDiesel, ins Leben gerufen.

Bisher waren die in Versuchsfahrzeugen gesammelten Erfahrungen mit SunDiesel sehr positiv. Nun muss weiter geforscht werden, damit SunDiesel demnächst in größeren Mengen hergestellt und an Tankstellen verkauft werden kann. Schon bald könnte der neue Kraftstoff den Biodiesel ablösen, denn auf der selben Fläche Land lässt sich ca. drei mal mehr SunDiesel erzeugen als Biodiesel. Die Ingenieure glauben sogar, dass man in Zukunft eine deutlich höhere Ausbeute erzielen könnte, z. B. durch Weiterentwicklung des Herstellungsverfahrens. Forscher haben errechnet, dass man schon im Jahre 2030 mehr als ein Drittel des landesweiten Kraftstoffbedarfs mit in Deutschland produziertem Sundiesel decken könnte. Das macht unabhängig von Importen, schont die Ölvorräte und ist vor allem gut für das Klima! Und vielleicht wirst du schon bald in einem Auto oder in einem Bus mitfahren, der SunDiesel getankt hat.

So wird aus Biomasse SunDiesel

Zuerst wird das pflanzliche Material sorgfältig gereinigt, fein zerkleinert und getrocknet. Anschließend wird ein mehrstufiges Verfahren namens Carbo-V angewendet, das von Choren entwickelt wurde. Zunächst wird die Biomasse auf etwa 500 °C erhitzt. Damit das Material nicht einfach verbrennt, geschieht dieser Vorgang in einem luftdichten Behältnis. Dabei entstehen Biokoks – ein poröses Material, mit einem hohen Anteil an Kohlenstoff – sowie verschiedene Gase, so genannte Kohlenwasserstoffe. In weiteren Schritten wird aus dem feingemahlenen Koks und den Kohlenwasserstoffen ein hochwertiges Synthesegas gewonnen.

Anschließend kommt die so genannte Fischer-Tropsch-Synthese zur Anwendung. Dieses Verfahren wurde bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts in Deutschland entwickelt und im Verlauf der Jahre immer weiter optimiert. Durch Zugabe bestimmter Hilfsstoffe verflüssigt sich dabei das Gas und wird hauptsächlich zu SunDiesel. Außerdem entstehen Naphtha – eine Art Rohbenzin – sowie synthetisches Wachs. Beides sind keineswegs Abfallprodukte, sondern können industriell noch weiterverarbeitet und sinnvoll eingesetzt werden.

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DIE BEWOHNER DES DORFES CHORVADLA IM BUNDESSTAAT GUJARAT UND DAS JATROPHA- PROJEKT

Biodiesel und Co. – Die Biokraftstoffe der ersten Generation

Hast du schon von Biodiesel gehört? Man kann ihn heute bereits an einigen Tankstellen bekommen. Biodiesel ist ein Kraftstoff, der aus Pflanzenöl gewonnen wird. Meist kommt dabei Raps oder Soja zum Einsatz. Da das beim Verbrennen im Motor freiwerdende CO₂ zuvor beim Wachsen von den Pflanzen aufgenommen wurde, kann Biodiesel zur Reduktion des CO₂-Austoßes beitragen. Nicht zuletzt deswegen wird Biodiesel heute in vielen Ländern fossilen Kraftstoffen in geringem Umfang beigemischt. Vielleicht fragst du dich, warum man nicht einfach immer reinen Biodiesel tankt, um noch mehr fürs Klima zu tun. Leider ist das bei vielen Motoren nicht möglich. Biodiesel ist recht aggressiv und greift Plastik und Gummi, also z. B. die Dichtungen im Motor an. Außerdem gelangt bei Fahrzeugen mit Partikelfiltern Biodiesel ins Motoröl. Anders als bei herkömmlichem Diesel wird das Motoröl dadurch zunehmend verdünnt und seine Schmierfähigkeit eingeschränkt – ein Motorschaden droht! Deshalb muss der Anteil an Biodiesel im Kraftstoff begrenzt werden. Derzeit können z. B. Nutzfahrzeuge von Mercedes-Benz noch mit reinem Biodiesel betrieben werden, da sie keinen Partikelfilter haben. Künftige Modelle werden jedoch ebenfalls mit einem solchen Filter ausgestattet, damit die Emissionen dieser Fahrzeuge umweltverträglicher werden.

Biodiesel ist aber noch aus einem anderen Grund problematisch: Der Kraftstoff wird meist aus Pflanzen hergestellt, die auch der Ernährung dienen, bzw. auf Äckern angebaut, auf denen auch Lebensmittel angebaut werden könnten. Das hat einen Anstieg der Lebensmittelpreise begünstigt, der insbesondere in armen Ländern zu großen Schwierigkeiten geführt hat. Hinzu kommt, dass nur ein kleiner Teil der Pflanze zur Kraftstofferzeugung genutzt werden kann. So ist auch die Umweltbilanz am Ende nicht optimal.
Die gleichen Probleme bestehen auch bei einem anderen Biokraftstoff der ersten Generation, dem Bioethanol. Dabei handelt es sich um einen speziellen Alkohol, der durch Vergären z. B. aus Zuckerrohr oder Getreide gewonnen wird. Auch die Bioethanolproduktion steht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion; ebenso kann nur ein Teil der Pflanze genutzt werden. Die globale automobile Zukunft wird daher wohl langfristig nicht auf Biodiesel oder Bioethanol gebaut.

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Bei einem Projekt wird den Mitgliedern des Teams die wichtigkeit des Umgangs mit Wasser erklärt.

Jatropha – Spezieller Biodiesel aus der anspruchslosen Nuss

Nichts desto trotz gibt es sehr sinnvolle Anwendungsgebiete für einen ganz besonderen Biodiesel: In Schwellenländern wie Indien setzt sich Daimler aktiv für den Anbau der so genannten Jatropha-Nuss ein, aus der ebenfalls Biodiesel gewonnen werden kann. Jatropha-Pflanzen können auf sehr kargen Böden angebaut werden, auf denen nichts Essbares wachsen würde. Da die Herstellung von Biodiesel aus der Jatropha-Nuss außerdem technisch nicht sehr kompliziert ist, können sich abgelegene Dörfer unabhängig und kostengünstig selbst mit Kraftstoff versorgen. So können z. B. Nutzfahrzeuge oder Generatoren betrieben werden – und das klimafreundlich: Eine große Hilfe für die oft sehr armen Dörfer in Indien und anderen Ländern!

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SunDiesel – Hergestellt aus Stroh und Pflanzenabfällen

Hast du schon mal ein Lagefeuer gemacht? Dann weißt du sicher, dass heruntergefallene Äste und sogar trockenes Gras recht gut brennen. Aber daraus Kraftstoff herstellen? Das geht! Bei Daimler beteiligt man sich an der Erforschung eines Biokraftstoffs der zweiten Generation, einem künstlichen Dieselkraftstoff namens SunDiesel. Verglichen mit den Biokraftstoffen der ersten Generation, wie Biodiesel oder Bioethanol, gibt es drei entscheidende Unterschiede: Erstens wird der Kraftstoff aus Stroh, Pflanzen- bzw. Holzabfällen und ähnlichem hergestellt und steht somit nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Zweitens kann die gesamte Pflanze verwendet werden und nicht nur ihre Früchte oder Samen, wodurch sich der Nutzungsgrad und die CO₂-Reduktion vergrößern. Und drittens kann SunDiesel ohne Umrüstung in jedem herkömmlichen Dieselmotor genutzt werden, denn er ist nicht so aggressiv und greift den Motor nicht an. Die in Versuchsfahrzeugen gesammelten Erfahrungen mit SunDiesel waren bisher sehr positiv. Forscher haben errechnet, dass man schon im Jahre 2030 mehr als ein Drittel des landesweiten Kraftstoffbedarfs mit in Deutschland produziertem SunDiesel decken könnte.

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Biokraftstoffe der zweiten Generation nutzen die gesamte Biomasse ihrer pflanzlichen Quellen