Ist Ethanol wirklich umweltfreundlicher als Gas?

Ein Mitarbeiter einer Enterprise-Autovermietung vergast einen Chevrolet mit E85-Flex-Fuel in Washington, DC. Umweltbewusstere Verbraucher fordern von Autovermietern Autos mit einer höheren Kilometerleistung. Weitere Bilder von AFVs. Chip Somodevilla / Getty Images

In der Energiewirtschaft ist der Änderungsbedarf nicht mehr umstritten. Abgesehen von der Gefahr einer vollständigen Abhängigkeit von ausländischem Öl, wenn sowohl die Weltpolitik als auch die Gaspreise volatiler sind als je zuvor, beginnen die Umweltauswirkungen der Verbrennung von Millionen Gallonen fossiler Brennstoffe schneller als wir sagen können, dass "Treibhausgase" allmählich ins allgemeine Bewusstsein sinken . Was ist die Antwort? Einige sagen, es ist Wasserstoff, der eine brillante Alternative ist, aber letztendlich einige komplexe Fragen zur Sicherheit aufwirft. Andere weisen auf natürliche Ressourcen wie Sonnenlicht und Wind hin. Teile der Branche für erneuerbare Energien sind ebenfalls sehr an Ethanol interessiert - wie können Sie mit der Weisheit argumentieren, unsere Autos mit reichlich Mais zu versorgen??

Anscheinend kann man damit streiten, und viele Leute sind es. Zunächst eine kurze Einführung in Ethanol und seine Herstellung.

Ethanol ist Alkohol aus Getreide. In den Vereinigten Staaten wird es normalerweise aus hergestellt Mais. In Brasilien wird es am häufigsten mit Zuckerrohr hergestellt. Weizen, Gerste und Kartoffeln sind ebenfalls Ethanolquellen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Ethanol in Kraftstoffqualität herzustellen, und eine der häufigsten ist die Trockenmühlenmethode, das geht ungefähr so:

• Der Mais (oder anderes Getreide) durchläuft ein Mahlgut. Es kommt als Pulver heraus.
• Eine Mischung aus diesem Getreidepulver, Wasser und einem Enzym gelangt in einen Hochhitzekocher, wo es verflüssigt wird. Das Enzym hilft, die Kornverbindung abzubauen, um den Verflüssigungsprozess zu unterstützen.
• Die verflüssigte Maische wird abgekühlt und ein weiteres Enzym wird zu der Mischung hinzugefügt. Dieses Enzym wandelt die Stärke in Zucker um, der fermentiert werden kann, um Alkohol zu erzeugen.
• Der Zuckermischung wird Hefe zugesetzt, um den Fermentationsprozess zu starten. Der Zucker zerfällt in Ethanol (eine Form von Alkohol) und Kohlendioxid.
• Die fermentierte Mischung wird destilliert. Das Ethanol trennt sich von den Feststoffen.
• Ein Dehydratisierungsprozess entfernt Wasser aus dem abgetrennten Ethanol.
• Dem Ethanol wird eine kleine Menge Benzin zugesetzt, um es nicht trinkbar zu machen. Jegliches als Kraftstoff verwendete Ethanol darf nicht trinkbar gemacht werden.

Nebenprodukte dieses Verfahrens, einschließlich Destillierkorn und Kohlendioxid, sind in der Landwirtschaft und Viehzucht nützlich und können von der Ethanolproduktionsanlage für verschiedene Zwecke verkauft werden. Vielen Experten in der Landwirtschaft zufolge hat die Herstellung von Ethanol zu einem wichtigen Akteur in der Kraftstoffindustrie schwerwiegende Nachteile.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, was Ethanol zu einer potenziell guten Quelle sauberer Energie macht - und herausfinden, warum manche Leute glauben, dass dieses Potenzial begrenzt ist.

Ethanolkraftstoff ist keine moderne Erfindung; Einige Leute tanken seit Jahrzehnten mit Mais. DOE / JGI

In seinem derzeitigen Status als Kraftstoffzusatz mit niedrigem Prozentsatz liegen die Vorteile von Ethanol auf der Hand. Da Ethanol in seiner chemischen Struktur viel Sauerstoff enthält, verbrennt es ziemlich sauber. In kleinen Mengen (normalerweise ein Teil Ethanol, neun Teile Benzin) zu dem Benzin hinzugefügt, das unsere Autos antreibt, werden Treibhausgasemissionen wie Kohlenmonoxid und Stickoxide reduziert. Das Argonne National Laboratory meldet einen Rückgang der Treibhausgasemissionen um ca. 10 Tonnen (9,07 Tonnen), der allein durch die Verwendung von Ethanolkraftstoff im Jahr 2007 verursacht wurde [Quelle: Biofuels Digest]. Eine Studie aus dem Jahr 2006 in Wisconsin ergab 16 Prozent weniger Tage mit hohem Ozongehalt seit der Einführung von 10-90 Kraftstoff im Jahr 1994 [Quelle: Ethanol].

Die Zugabe von Ethanol zum Kraftstoffgemisch reduziert auch die Menge an Benzin, die wir beim Fahren verbrauchen, und jedes Auto kann mit diesem 10-90-Ethanolgemisch (E10 genannt) fahren. Das 85-15-Ethanol-Gemisch (E85 genannt), das nur spezielle Fahrzeuge mit flexiblem Kraftstoff (FFV) antreibt, verbrennt noch sauberer und reduziert die Freisetzung schädlicher Gase in die Atmosphäre, die Luft- und Wasserverschmutzung, globale Erwärmung und Smog verursachen können. Aber nur eine relative Handvoll Fahrzeuge kann mit dieser Mischung fahren - eines von 40 Autos ab 2006 [Quelle: Joyce]. Es ist nicht allgemein in Tankstellen gelagert.

Das Problem bei der Verwendung von Ethanol als Kraftstoff in großem Maßstab besteht in zwei Hauptproblemen:

• Ethanol enthält nicht annähernd so viel Energie wie Benzin.
• Die Erzeugung erheblicher Energiemengen aus Nahrungspflanzen würde die Menge an Land erschöpfen, die für den Anbau tatsächlicher Lebensmittel für die Menschen zur Verfügung steht.

Während sich die meisten Experten in diesen beiden Punkten einig sind, unterscheiden sie sich tendenziell in Bezug auf den Grad.

Laut David Pimentel, Professor für Landwirtschaft an der Cornell University, verursacht die Herstellung von Ethanol tatsächlich einen Nettoenergieverlust. Nach seinen Berechnungen erfordert die Herstellung von Mais und seine Verarbeitung zu 3,7 Litern Ethanol 131.000 BTU Energie. 1 Gallone Ethanol enthält jedoch nur 77.000 BTU [Quelle: Gesundheit und Energie]. Und da die Landwirte Geräte mit fossilen Brennstoffen verwenden, um den Mais anzupflanzen, zu warten und zu ernten, und Maschinen mit fossilen Brennstoffen verwenden, um diesen Mais zu Ethanol zu verarbeiten und das Produkt dann in fast allen Fällen über zu den Sammelstellen zu transportieren Die Ethanolindustrie verbrennt tatsächlich große Mengen Benzin, um diesen alternativen Kraftstoff herzustellen. Dieses Ethanol könnte weniger Energie enthalten als das zur Herstellung verbrauchte Benzin.

Der Transportaspekt des Prozesses könnte sich jedoch bald ändern, da im Dezember 2008 die erste US-amerikanische Ethanol-Pipeline eröffnet wird. Sie transportiert Ethanol 136 Meilen durch Florida von Tampa nach Orlando. Die Verrohrung von Ethanol war schon immer ein Problem, da der Kraftstoff auf dem Weg von Punkt A nach Punkt B Verunreinigungen aufnimmt. Diese Verunreinigungen sind in Ethanol nicht akzeptabel und können herkömmliches Gasleitungsmaterial beschädigen. Aber das texanische Unternehmen, das die Pipeline entwickelt hat, scheint die Herausforderungen gemeistert zu haben [Quelle: Galbraith].

Das ist natürlich nur eine Pipeline. Trotzdem stimmen nicht alle Wissenschaftler Pimentels schrecklicher Analyse in Bezug auf Energieeffizienz zu. -Das US-amerikanische National Renewable Energy Lab stellt fest, dass 1 BTU fossiler Brennstoffe erforderlich sind, um 1,3 BTU Ethanol auf den Markt zu bringen [Quelle: NREL]. Das würde einen Nettogewinn an Energie von 30 Prozent bedeuten, keinen Nettoverlust.

Abgesehen von der Energieeffizienz sehen die Mitarbeiter in Pimentels Lager Mais nicht als wirklich erneuerbare Energiequelle. Pimentel schätzt, dass für die Stromversorgung eines Autos für ein Jahr mit Ethanol 44.515 Quadratmeter Mais benötigt werden, um mindestens sieben Menschen zu ernähren [Quelle: Gesundheit und Energie]. Da es eine Weile dauert, bis sich die Maisfelder in den Vereinigten Staaten aufgrund von Bodenerosion und Bewässerungsproblemen wieder auffüllen, sind diese Hektar letztendlich für einen längeren Zeitraum außer Betrieb, was bedeutet, dass kein Mais für Ethanol und kein nutzbares Land für andere Lebensmittel vorhanden ist Pflanzen. Um eine auf Ethanol basierende Kraftstoffindustrie aufrechtzuerhalten, müsste immer mehr Ackerland nur für Mais reserviert werden. Das Endergebnis könnte ein Mangel an im Inland angebauten Lebensmitteln und höhere Preise im Supermarkt für alle Arten von Produkten sein.

Eine mögliche Antwort auf die Ethanol-Kontroverse heißt Zellulose-Ethanol. Zellulose-Ethanol wird aus Non-Food-Produkten wie Maisstielen, Holzspänen und Switchgrass hergestellt. Wenn sich diese winzige Ecke der Ethanolindustrie zu einem ausreichend großen Produzenten entwickelt, könnte sich Ethanol auf Zellulosebasis als praktikabler und kostengünstigerer Kompromiss in der Debatte zwischen Ethanol und Benzin erweisen.

Weitere Informationen zu Ethanol und anderen Optionen für erneuerbare Energien finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Weitere großartige Links

• Ethanol.org
• Nationales Labor für erneuerbare Energien
• The New York Times: Frühling für Ethanol - 23. Januar 2007
• Planet Grün
• TreeHugger.com

Quellen

• "Laut Argonne National Laboratory hat Ethanol die GGEs 2007 um 10 Millionen Tonnen reduziert." Biokraftstoff Digest. 22. April 2008. http://www.biofuelsdigest.com/blog2/2008/04/22/argonne-national-laboratory-says-ethanol-reduced-gges-by-10-million-tons-in-2007/
• Barrionuevo, Alexei. "Frühling für Ethanol." Die New York Times. 23. Januar 2007. http://www.nytimes.com/2007/01/23/washington/23ethanol.html?_r=1&th&emc=th&oref=slogin
• Ethanol.org http://www.ethanol.org/
• Galbraith, Kate. "Eine Ethanol-Pipeline wird in Betrieb genommen." Die New York Times. 10. Dezember 2008.http: //greeninc.blogs.nytimes.com/2008/12/10/an-ethanol-pipeline-begins-service/? HP
• Halperin, Alex. "Ethanol: Mythen und Realitäten." BusinessWeek Online. 19. Mai 2006. http://www.businessweek.com/technology/content/may2006/ tc20060519_225336.htm
• Joyce, Christopher. "Studie unterstützt Ethanol als Benzinersatz." NPR.org. 26. Januar 2006. http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=5173420
• Segelkin, Roger. "Ethanolkraftstoff aus Mais wird als" nicht nachhaltige subventionierte Lebensmittelverbrennung "bezeichnet." HealthAndEnergy.com. http://healthandenergy.com/ethanol.htm

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