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Verwendung von Biomasse als Flugtreibstoff

Erstellt am: 03.07.2011 | Stand des Wissens: 23.02.2017
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Biofuels oder Treibstoffe aus Biomasse sind brennbare Flüssigkeiten, die aus erneuerbaren Rohstoffen wie Pflanzensamen und Tierfett gewonnen werden. Samen mit einem hohen Ölanteil wie Sojabohnen, Rapssamen und Sonnenblumenkerne bilden das Basismaterial, um Bio-Öle zu erzeugen und sie mit den herkömmlichen Petroleumtreibstoffen zu vermischen. Um Bio-Öl zu gewinnen, werden die Samen gereinigt, zerkleinert und aufbereitet. Anschließend wird die Biomasse in Flocken gepresst. Das Öl wird dann von diesen Flocken extrahiert (herausgelöst).

Die Hauptbestandteile der Bio-Öle sind Fettsäuren. Um die Bio-Öle verwenden zu können, müssen die Rohöle in ein Ester gecrackt werden. Diese Ester können dann entweder direkt verwendet oder in andere Produkte umgewandelt werden. Das Ester der Sojabohne wird auch als SME (Soy Methyl Ester), während das Ester des Rapses als RME (Rapeseed Methyl Ester) bezeichnet wird. Ein großer Nachteil bei der Verwendung von SME besteht darin, dass es bei Temperaturen um -20°C gefriert, was den normalen Bedingungen beim Flugbetrieb entspricht. Durch die Wahl ganz spezifischer Fettsäuren und der Methode der Veresterung kann der Gefrierpunkt gezielt beeinflusst werden.

Abb. 1: Links Bio-Diesel bei Zimmertemperatur, rechts bei -20°C [Dagg]

Eine weitere Option zur Gefrierpunkterhöhung wäre das Einfügen eines zusätzlichen Trennungsprozesses, wie die nachfolgende Abbildung zeigt:

Abb. 2: Einfügen eines zusätzlichen Trennungsprozesses [Dagg]

Ein logistischer Nachteil des Biofuels ist seine Neigung zur Instabilität über einen gewissen Zeitraum. Momentan müssen diese Biofuels innerhalb von 6 Monaten nach Herstellung verwendet werden. Somit ist es nur bedingt lagerfähig und nicht von großem Interesse für die Luftfahrtindustrie.
Eine Gegenmaßnahme stellt die Vermischung mit Petroleumdiesel dar. Dazu wird das SME mit bis zu 20 Prozent Petroleumdiesel vermengt.

Abb. 3: Rechts: Biofuel mit Petroleumdiesel

Abb. 3 Rechts: Biofuel mit Petroleumdiesel, links reines Biofuel nach 6 Monaten (instabil, vertrübt) [Dagg]

Um Biofuels in der Luftfahrtindustrie etablieren zu können, müssen eine Reihe von technischen und logistischen Hürden überwunden werden. Anschließend werden die Luftfahrtausrüster und Behörden eine Vielzahl von Tests einfordern, ehe es in der Luftfahrt Verwendung findet. Dennoch bleiben sie auf der Liste der aussichtsreichen Kandidaten alternativer Kraftstoffe für die Flugzeugindustrie in mittlerer Zukunft (in 10 bis 50 Jahren).

Ein weiteres Problem besteht darin, dass die bebaubare Ackerfläche nicht ausreicht, um den Bedarf an Bio-Treibstoffen zu decken. Somit müssten ganze Wälder abgeholzt werden, um genügend Agrarfläche zur Verfügung zu stellen. Weitere Forschungen richten sich auf die Züchtung spezieller Algenarten, die einen sehr hohen Ölanteil besitzen. [Shee]

Der Vorteil bei der Nutzung von Bio-Fuels besteht in seiner natürlichen CO2-Bilanz, seiner Stabilität und niedrigen Triebwerksemission. Wenn es der Industrie gelingt, Triebwerksleistung und entstehende Kosten in ein günstiges Verhältnis zu bringen, können Bio-Fuels mit synthetischen Kraftstoffen oder Flugzeugbenzinen versetzt werden und weiträumig zum Einsatz kommen.
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Auswirkungen herkömmlicher Luftverkehrskraftstoffe & Entwicklung alternativer Flugtreibstoffe (Stand des Wissens: 23.02.2017)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?355970
Literatur
[Dagg] Daggett, D., Hadaller, O., Hendricks, R., Walther, R. Alternative Fuels and Their Potential Impact on Aviation, 2006
[Dagga] Daggett, D., Hendricks, R., Walther, R., Corporan, E. Alternate Fuels for use in Commercial Aircraft, 2005
[Shee] Sheehan, John A look back at the U.S. Department of Energy's Aquatic Species Program - Biodiesel from Algae, 1998/07
Glossar
Biomasse Biomasse umfasst:
  • Reststoffe wie z.B. Restholz, organische Abfälle (Biomüll, Gülle etc.), Stroh sowie
  • Energiepflanzen wie z.B. Raps, schnell wachsende Baumarten, Energiegetreide, Miscanthus.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?356381

Gedruckt am Sonntag, 2. Oktober 2022 12:46:14