Wie funktionieren Biokraftstoffe der zweiten Generation?

Sie sehen ein Miscanthus-Feld, ein Schlüsselmitglied der zweiten Generation von Biokraftstoffen, das dazu beiträgt, den Fokus auf Biokraftstoffe von Mais weg zu verlagern. Möchten Sie mehr erfahren? Schauen Sie sich diese Fahrzeugbilder mit alternativen Kraftstoffen an. Tim Graham / Getty Images

Auf den ersten Blick scheinen die Miscanthusfelder, die Sampson County, NC, bedecken, von geringer Bedeutung zu sein. Miscanthus ist 1,21 Meter höher als ein Basketballkorb und ein riesiges, stacheliges, ungenießbares - und manche würden sagen nutzloses - Gras. Nach Ansicht anderer könnten diese übergroßen Klingen eines Tages genauso wertvoll sein wie Gold oder zumindest ein Benzintank. Ein Unternehmen namens Chemtex plant den Bau einer Raffinerie im Wert von 170 Millionen US-Dollar in Sampson County, in der jedes Jahr 20 Millionen Tonnen Miscanthus und andere Gräser in Ethanol umgewandelt werden sollen [Quelle: Ramsey].

Seit Jahren befürworten Politiker, Journalisten und Wissenschaftler, Pflanzen in Ethanol und Biodiesel umzuwandeln, um den weltweiten Verbrauch fossiler Brennstoffe, insbesondere von Rohöl, zu senken. Biokraftstoff verbrennt sauberer als fossile Brennstoffe und setzt weniger Schadstoffe und Treibhausgase, einschließlich Kohlendioxid, in die Atmosphäre frei.

Ein Großteil der Biokraftstoffe der Welt stammt aus Nahrungspflanzen wie Weizen, Mais, Sojabohnen und Zuckerrohr. Die von diesen Anlagen erzeugte Energie wird als Biokraftstoff der ersten Generation bezeichnet. Wie sich herausstellt, halten diese Biokraftstoffpioniere nicht das Versprechen, das sie einmal gemacht haben. Zum einen konkurrieren einige Biokraftstoffpflanzen der ersten Generation, insbesondere Mais, mit Nahrungspflanzen um Land und Wasser. Das US-Landwirtschaftsministerium sagt, dass Raffinerien, die Ethanol aus Mais entwickeln, jedes Jahr etwa 40 Prozent der Maisernte verbrauchen [Quelle: Blas]. Im Jahr 2009 gingen 25 Prozent aller US-amerikanischen Mais- und Getreidekulturen nicht in die Herstellung von Lebensmitteln, sondern in die Herstellung von Biokraftstoffen [Quelle: Vidal]..

Ein solcher Pflanzenkonsum kann viele Probleme verursachen, einschließlich höherer Lebensmittelpreise und Entwaldung. Darüber hinaus können die Kosten für die Umstellung und Verwendung von Nahrungspflanzen als Kraftstoffquelle hoch sein. Das liegt daran, dass Raffinerien nur kleine Teile der Anlage für die Herstellung von Biokraftstoffen verwenden können, wie z. B. den Öl-, Zucker- und Stärkegehalt. Diese Ineffizienz macht Biokraftstoffe der ersten Generation weniger umweltfreundlich. Darüber hinaus glauben Experten jetzt, dass Biokraftstoffe Rohöl als Energiequelle der Wahl niemals vollständig ersetzen werden. Kurz gesagt, die Produktion von Biokraftstoffen ist ineffizient und in vielerlei Hinsicht umwelt- und wirtschaftlich nicht vertretbar [Quellen: Weltbank; Science Daily].

Aber die Zukunft des Biokraftstoffs als alternative Energiequelle ist möglicherweise nicht so trostlos wie gedacht. Dank Miscanthusgras und anderen Biokraftstoffpflanzen der zweiten Generation war das Potenzial, die Abhängigkeit der Welt von ausländischem Öl zu verringern, nie größer.

Der Sommer 2012 war in weiten Teilen der USA heiß und trocken, insbesondere im Mittleren Westen, dem Brotkorb Amerikas. Die trockenen Bedingungen verdorrten Mais und andere Getreidekulturen, trieben die Preise in die Höhe und belasteten eine ohnehin schwache Wirtschaft.

Die historische Dürre, die schlimmste seit 50 Jahren, hat die Grenzen des Biokraftstoff-Ausgangsmaterials der ersten Generation deutlich gemacht. Als die Lebensmittelpreise in die Höhe schossen, diskutierten Landwirte, Bürokraten und Politiker über die Weisheit, Lebensmittelpflanzen auf die Produktion von Biokraftstoffen umzuleiten. Es war eine Szene, die in einer zunehmend heißen, trockenen und hungrigen Welt gespielt wurde. Das Problem wurde so schlimm, dass Nahrungsmittelhilfegruppen und die Vereinten Nationen die Regierungen aufforderten, die Mandate zur Herstellung von Biokraftstoffen zu streichen, um mehr Nahrungsmittelproduktion zu ermöglichen. Die Vereinigten Staaten sagten, wenn die Welt mit einem Mangel an Nahrungsmitteln konfrontiert ist, sollten die Länder ihre Biokraftstoffpolitik überdenken [Quelle: Blas].

Die Herstellung von Ethanol und Biodiesel aus Rohstoffen trägt nicht nur zu einer Lebensmittelkrise bei, sondern ist auch nicht so umweltfreundlich und wirtschaftlich, wie Sie vielleicht denken. Biokraftstoffe der ersten Generation werden aus Zucker und Stärke hergestellt, die von Hefen leicht verdaut werden können. Wenn Raffinerien jede Kornähre in Ethanol verwandeln würden, würde dies nur 12 Prozent der Benzinversorgung ersetzen [Quelle: Brune].

Darüber hinaus verwenden Landwirte reichlich fossile Brennstoffe, Wasser und Düngemittel, um Rohstoffe der ersten Generation anzubauen und zu Biokraftstoffen zu verarbeiten. Der Anbau- und Herstellungsprozess, bei dem beispielsweise Mais in Ethanol umgewandelt wird, erzeugt nur 15 Prozent weniger Treibhausgas als Benzin [Quelle: Tilman and Hill].

Glücklicherweise wartet eine neue Generation darauf, einzugreifen. Im Gegensatz zu Biokraftstoffen aus Mais, Sojabohnen oder anderen Rohstoffen der ersten Generation werden Biokraftstoffe der zweiten Generation aus Pflanzen hergestellt, die niemand essen möchte. Obwohl es schwierig ist, Abfallprodukte aus Pflanzen wie Maisstängel, Stängel, Blätter, Schalen und Holzspäne in Biokraftstoff umzuwandeln, sind die potenziellen Vorteile enorm. Die Technologie der zweiten Generation kann viel mehr Kraftstoff produzieren als Biokraftstoffe der ersten Generation, was die Lebensmittelversorgung und die Umwelt nur minimal beeinträchtigt.

Wachsende grüne Arbeitsplätze

Laut der Biotechnology Industry Association wird die Biokraftstoffindustrie bis 2022 190.000 Arbeitsplätze in den Vereinigten Staaten schaffen. Darüber hinaus könnte die Produktion von Biokraftstoffen die US-Erdölimporte in 12 Jahren um 70 Milliarden US-Dollar senken [Quelle: Biotechnology Industry Association].

Miscanthus ist ein großartiges Beispiel für eine Biokraftstoffpflanze der zweiten Generation. Das Gras wächst schnell, ist dürreresistent und gedeiht in armen Böden, die nicht für Nahrungspflanzen verwendet werden können. Im Gegensatz zu Mais und Getreide ist Miscanthus eine Staude. Landwirte müssen es nur einmal pflanzen und es wird Jahr für Jahr wiederkommen. Darüber hinaus benötigen Miscanthus und andere Pflanzen der zweiten Generation weitaus weniger Dünger und Anbau als Pflanzen der ersten Generation, was zu einer geringeren Umweltzerstörung und einem geringeren Energieverbrauch führt.

In Sampson County hofft Chemtex, dass die örtlichen Landwirte im Frühjahr 2013 Miscanthus pflanzen werden, damit das Unternehmen bei seiner Eröffnung ein Jahr später über genügend Gras verfügt, um seine Raffinerie zu füttern. Chemtex hat bereits eine Vereinbarung mit Gulf Oil über den Kauf des gesamten von der Raffinerie produzierten Ethanols unterzeichnet. Das Unternehmen wird seine Anlage auf 166 Hektar errichten. Es sollte 300 Mitarbeiter beschäftigen [Quelle: Ramsey].

Die Miscanthusfelder konkurrieren nicht um Land, das Mais- und Sojabohnenbauern nutzen. Staatsbeamte haben bereits 100.000 Morgen in einer Region mit drei Landkreisen identifiziert, einschließlich Sampson County, die Landwirte als Biokultur-Ackerland nutzen können. Ein Teil dieser Fläche ist bestenfalls Randland. Ein Teil davon ist sandig und würde den Anbau von Miscanthus und anderen Biokraftstoffpflanzen der zweiten Generation erleichtern. Schweinezüchter nutzen bereits einige dieser Hektar als Schweineabfall-Sprühfelder [Quelle: Ramsey].

Während die Herstellung von Biokraftstoffen der zweiten Generation die Antwort auf unsere Energie- und Umweltprobleme zu sein scheint, ist die Situation viel komplizierter. Das Verfahren zur Umwandlung von Pflanzen der zweiten Generation in Biokraftstoff ist derzeit teurer als die Herstellung von Biokraftstoffen der ersten Generation. Das liegt daran, dass für die Herstellung von Biokraftstoff aus Biokraftstoffpflanzen der zweiten Generation viel mehr Energie benötigt wird als aus Rohstoffen der ersten Generation. Infolgedessen suchen Wissenschaftler verzweifelt nach neueren und kostengünstigeren Möglichkeiten, um Biokulturen der zweiten Generation in Biokraftstoff umzuwandeln.

Effizienz und Produktionskapazität sind zwei weitere Probleme, die Wissenschaftler überwinden müssen. Eine kürzlich durchgeführte Studie legt nahe, dass nur einer von neun Biokraftstoffen der zweiten Generation weniger Treibhausgase in die Luft abgibt als fossile Brennstoffe. Darüber hinaus sind sich viele Experten nicht so sicher, ob Biokraftstoffe der zweiten Generation genug Kraftstoff liefern können, um die Autos der Welt anzutreiben [Quelle: Birdlife International].

Obwohl diese anderen Probleme bestehen, sind Wissenschaftler und Ingenieure zuversichtlich, dass sie Biokraftstoffe der zweiten Generation zum Funktionieren bringen können. Es wird nicht erwartet, dass sie noch einige Jahre wirtschaftlich rentabel werden, aber Experten sagen voraus, dass die neue Generation die beste Antwort ist, um die Energie- und Umweltprobleme unserer Welt zu lösen.

Ich habe zahlreiche Artikel über erneuerbare Energiequellen geschrieben, einschließlich Biokraftstoffe. In dieser Zeit bin ich davon überzeugt, dass keine einzige Energiequelle unseren Durst nach fossilen Brennstoffen stillen wird. Stattdessen bietet eine Kombination von Quellen, von Sonnenenergie über Windenergie bis hin zu Kraftstoff aus Pflanzen, die beste Alternative, um die Welt vor dem Klimawandel zu retten, den wir Menschen verursacht haben. Es wird einige Zeit dauern, bis die Kosten für die Erzeugung erneuerbarer Energie gesenkt sind, damit die Nutzung erschwinglich wird. Ich bin ermutigt, dass Wissenschaftler auf der ganzen Welt an dem Problem arbeiten.

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Quellen

• Organisation der Biotechnologieindustrie. (28. August 2012) http://www.bio.org/
• Birdlife International. "Vorsichtsmaßnahmen für die weitere Entwicklung von Biokraftstoffen." (28. August 2012) http://www.birdlife.org/eu/EU_policy/Biofuels/eu_biofuels7.html
• Blas, Javier. "Dürre schürt Debatte über Biokraftstoff." Financial Times. 12. August 2012. (28. August 2012) http://www.ft.com/cms/s/0/12dbb322-e48d-11e1-affe-00144feab49a.html#axzz24vypflsb
• Brune, Michael. "Coming Clean: Amerikas Sucht nach Öl und Kohle brechen." Sierra Club Bücher. 2008.
• Ramsey, John. "Energie aus Pflanzen. Gras kann zum Treibstoff der Zukunft werden." Fay Observer. 20. August 2012. (28. August 2012) http://fayobserver.com/articles/2012/08/19/1196815?sac=fo.business
• Science Daily. "Grünes Fahren? Biokraftstoffe der zweiten Generation auf die Probe stellen." 29. Juni 2010. (28. August 2012) http://www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100629094535.htm
• Tilman, David und Hill, Jason. "Mais kann unser Problem nicht lösen." Die Washington Post. 25. März 2007. (28. August 2012) http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/03/23/AR2007032301625.html
• Vidal, John. "Ein Viertel der US-Getreidekulturen wird an Autos verfüttert - nicht an Menschen, wie neue Zahlen zeigen." Der Wächter. 22. Januar 2010. (28. August 2012) http://www.guardian.co.uk/environment/2010/jan/22/quarter-us-grain-biofuels-food
• Weltbank. "Biokraftstoffe der zweiten Generation." August 2010. (28. August 2012) http://www-wds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/2010/08/30/000158349_20100830090558/Rendered/PDF/WPS5406.pdf