Biodiesel oder Pflanzenoel?

Zur Frage nach der besseren Treibstoffstrategie

Prof. Dr. E. Schrimpff FH Weihenstephan D-85350 Freising

Einfuehrung

Die Verknappung des weltweit begehrten Energietraegers „Erdoel“ hat vor zwei Jahren zu einem Preissprung gefuehrt, der nicht nur die Autofahrer alarmiert, sondern auch die Wirtschaftssysteme der Industrie-Staaten belastet hat. Die logische Konsequenz einer solchen Krise: Man begibt sich auf die Suche nach Alternativen, die nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch nachhaltiger sein sollen und darueberhinaus auch den aufstrebenden Laendern Europas und der Dritten Welt eine Chance bieten koennen.

Zu den biogenen Treibstoffen, die schon heute in Deutschland einige Hunderttausende von Fahrzeugen antreiben, gehoeren Biodiesel und Pflanzenoel. Biodiesel kommt heute in traditionellen Dieselmotoren ohne wesentliche Anpassung zum Einsatz. Weniger bekannt ist naturbelassenes Pflanzenoel, das jedoch als Treibstoff in dafuer entwickelten oder umgeruesteten (Diesel-) Motoren in den letzten Jahren zunehmend Verwendung findet.

In dieser Umbruchsphase der Energiewirtschaft lautet fuer vorausschauende Nationen die Kernfrage: „Welchem dieser zwei moeglichen Optionen - Biodiesel oder Pflanzenoel - soll man auf Dauer den Vorzug geben? Welcher dieser Bio-Kraftstoffe verspricht langfristig gesehen die groessten oekonomischen, oekologischen und sozialen Vorteile?“

Grundsaetzliches

Pflanzenoel ist biochemisch gespeicherte Sonnenenergie hoechster Dichte. Jedem Samenkorn hat die Natur eine Portion Pflanzenoel mitgegeben: Eine geniale Starthilfe, um dem Saemling unter den verschiedensten Umweltbedingungen und noch voellig unabhaengig von Licht und Naehrstoffen die Chance zur Wurzel- und Sprossbildung zu geben. Im Vergleich zu Biofest-stoffen (Holz, Stroh) und Biogas stellt Pflanzenoel die dichteste Energieform der Photosyn-these dar. Mit einer Energiedichte von rund 9,2 kWh je Liter liegt es ziemlich genau zwischen Benzin (8,6 kWh/l) und Diesel (9,8 kWh/l). Im Gegensatz zu Benzin und Diesel aus Erdoel ist Pflanzenoel jedoch regenerativ, CO 2-neutral und frei von Schwefel, Schwermetallen und Radioaktivitaet. Es besteht nur aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und ein wenig Sauerstoff (O) im Verhaeltnis von etwa C 60H 120O 6. Pflanzenoele werden im einfachsten Fall durch Zermahlen der Samen und anschliessender Kaltpressung gewonnen, wobei Schwebstoffe vom Rohoel durch Sedimentation oder Filtration abgetrennt werden (SCHRIMPFF, 2001).

Biodiesel dagegen entsteht aus dem Rohstoff „Pflanzenoel“ unter Zugabe von Kalilauge durch Veresterung mit Methanol, und erfordert fuenf zusaetzliche, energie- und kostenaufwaendige industrielle Zwischenschritte zu seiner Erzeugung.

In Deutschland wurde bisher die Biodiesel-Produktion und -Vermarktung in erheblichem Masse subventioniert, so dass inzwischen ein fast flaechendeckendes Biodiesel-Tankstellennetz (> 1500 Tankstellen) und mehr als 12 zentrale oelmuehlen und Biodiesel-Produktionsanlagen mit einer Jahres-Gesamtkapazitaet von rund 800.000 t bestehen. Da Biodiesel ueberwiegend aus Rapsoel hergestellt wird, nennt man ihn haeufig auch ‚Rapsmethylester‘ (RME).

Das naturbelassene Pflanzenoel dagegen wurde als Treibstoff bis vor vier Jahren von der oeffentlichkeit wenig beachtet, obwohl private Initiativen seit nun fast 20 Jahren die vorzuegliche Eignung von Pflanzenoelen in speziell entwickelten Motoren (Elsbett) und seit 7 Jahren in umgeruesteten (Vorkammer- und TDI-)Dieselmotoren in mehr als 1000 Fahrzeugen unstrittig nachgewiesen haben. Der Durchbruch der Pflanzenoel-Technik begann vor 9 Jahren, und seit zwei Jahren zeichnet sich wegen der relativ hohen Preise fuer Diesel-Treibstoffe ein Boom ab. Derzeit fahren rund 5000 Fahrzeuge in Deutschland mit naturbelassenem Pflanzenoel, und mittlerweile wird die Pflanzenoel-Technik auch durch den Staat in bescheidenem Umfang (z.B. 100-Traktor-Umruestprogramm) gefoerdert.

Vergleich der Treibstoffe

In den folgenden Tabellen werden neben einigen physikalischen und chemischen Kennwerten von Pflanzenoel und Biodiesel auch die wesentlichen Schritte zu deren Gewinnung, die Fragen des Transportes und der Lagerung, der Umwelt- und Sozialvertraeglichkeit und schliesslich die Kosten vergleichend dargestellt.

Die physikalischen Kennwerte ‚kinematische Viskositaet‘ und ‚Flammpunkt‘ fallen aus motorischer Sicht zugunsten von Biodiesel aus, weil sie den Eigenschaften von mineralischem Diesel wesentlich naeher kommen als Pflanzenoele (z.B. Rapsoel & Leindotteroel, s. Tab. 1).

Tab. 1: Einige physikalische und chemische Kennwerte von Pflanzenoelen & Biodiesel

Die chemischen Eigenschaften von Biodiesel und Pflanzenoelen sind im Vergleich zu Diesel erheblich guenstiger zu bewerten, was auch in der Regel zu geringeren Abgasemissionen fuehrt. Da aber Biodiesel im Gegensatz zu Pflanzenoelen wie ein Loesungsmittel wirkt (Problem bei herkoemmlichen Schlaeuchen und Dichtungen), ferner recht hygroskopisch ist, also Wasser anzieht und Motoroele verduennt (doppelt so haeufige oel- und Filterwechsel sind erforderlich als mit einem Diesel- bzw. Pflanzenoelbetrieb), ergibt sich hier ein deutlicher Vorteil fuer Pflanzenoele, die darueber hinaus wesentlich bessere Schmiereigenschaften haben (Lebensdauer der Einspritzpumpen und Motoren).

In der Energiedichte unterscheiden sich Pflanzenoele und Biodiesel (9,2 bzw. 8,9 kWh/l) nur wenig. Sie liegen als Treibstoffe ziemlich genau zwischen Benzin und Diesel (vgl. Abschn.2).

Deutliche Unterschiede sind jedoch bei der Gewinnung der beiden Kraftstoffe festzustellen (s. Tab.2):

Tab. 2: Arbeits- & Energie-Aufwand bei der Gewinnung von Pflanzenoelen & Biodiesel

Die Unterschiede betreffen das Produktionsprinzip (fuer Pflanzenoele koennen sich zahlreiche kleine und dezentrale oelmuehlen etablieren, fuer Biodiesel dagegen sind eher wenige zentrale und grossindustrielle Anlagen erforderlich), den notwendigen Produktionsaufwand (nur drei Schritte bei Planzenoel, jedoch acht bei Biodiesel) und den Energieaufwand: Fuer die Pflanzenoel-Erzeugung werden 15% des Energiegehaltes vom Pflanzenoel selbst benoetigt, fuer Biodiesel dagegen 36% seines eigenen Energiegehaltes. Allerdings weist Biodiesel eine energetische Gutschrift durch das anfallende Nebenprodukt Glyzerin auf, die mit 4% angerechnet werden kann, so dass im Endergebnis 32% des Energiegehaltes von Biodiesel fuer seine Herstellung benoetigt werden.

Transport und Lagerung von beiden Treibstoffen sind deutlich unproblematischer als bei Diesel. Allerdings besteht bei Biodiesel ein hoeheres Risiko als bei Pflanzenoelen, da es leichter brennt (s. Flammpunkt, Tab. 1) und weniger umweltvertraeglich ist, was mit der schlechteren biologischen Abbaubarkeit, der hoeheren Grundwassergefaehrdung, der Human-Toxizitaet und der erschwerten Moeglichkeit, Stoffkreislaeufe zu schliessen, zusammenhaengt (s. Tab. 3).

Tab. 3 : Risiken bei Lagerung & Transport sowie Umwelt- & Sozialvertraeglichkeit

Nicht nur die Umweltvertraeglichkeit faellt zugunsten von Pflanzenoelen aus, auch die Sozialvertraeglichkeit ist bei der Pflanzenoel-Option besser, denn Strategie, Logistik, Transport-wege, Verwundbarkeit gegen Terroranschlaege und regionale Wertschoepfung sprechen eindeutig zugunsten von Pflanzenoelen.

Betrachtet man schliesslich die wichtige Kostenfrage (s. Tab. 4), dann ergibt sich nur bei der derzeitigen Anpassung bzw. Umruestung von Dieselmotoren an den jeweiligen Treibstoff ein deutlicher Vorteil fuer Biodiesel, Vorteil allerdings, der in Zukunft bei eingefuehrter Serienfertigung der treibstoffangepassten Motoren kaum oder nicht mehr vorhanden sein wird, weil keine nennenswerten Preisunterschiede mehr vorkommen werden. Darueberhinaus wird die Umruestung von bestehenden Diesel-Motoren zahlreiche neue Arbeitsplaetze schaffen.

Tab. 4: Kosten der Motortechnik und der Treibstoffe bei der Pflanzenoel- bzw. Biodiesel- Strategie

Es bleibt dann nur noch die Frage der Treibstoffkosten, die schon heute fuer Pflanzenoele um 0,15 - 0,20 EUR je Liter geringer ausfallen. Geht man von der derzeitigen Biodiesel-Jahresproduktion von ca. 800.000 t aus, der mehr als 900 Millionen Liter Rapsmethylester entsprechen (s. Dichte, Tab. 1), dann fallen bei einem angenommenen Mehrpreis von 0,15 EUR je Liter fuer den deutschen Verbraucher und die deutsche Volkswirtschaft schon heute jaehrlich rund 135.000.000 EUR vermeidbare Mehrkosten an! In Zukunft duerfte der Preisunterschied zwischen Biodiesel und Pflanzenoelen weiter zunehmen, weil einerseits die Methanol-Herstellung, die bisher an Erdoel und Erdgas gekoppelt ist, mit der Verknappung dieser fossilen Energietraeger teurer werden wird, und andererseits, weil das Biodiesel-Abfallprodukt „Glyzerin“ mit einer Saettigung des Gyzerin-Weltmarktes zunehmend geringere Erloese ermoeglichen wird.

Koennen sich die Nationaloekonomien der Welt dann noch Biodiesel leisten?

Fazit und Ausblick

Natuerlich ist ‚Biodiesel‘ als Treibstoff wesentlich sinnvoller als das Erdoelprodukt ‚Diesel‘, aber der Vergleich der Biodiesel- und der Pflanzenoel-Strategien ergibt noch mehr Vorteile fuer die Pflanzenoel-Alternative. Beide – die Pflanzenoel- und Biodiesel-Erzeugung - werden der zukuenftigen Landwirtschaft neue und bedeutende Einkommensquellen erschliessen, die eindeutig groessere regionale Wertschoepfung fuer den laendlichen Raum wird jedoch mit der Pflanzenoel-Option zu erzielen sein. Ferner werden die Nationaloekonomien der Welt mit der Pflanzenoel-Strategie ueber einen absolut umweltfreundlichen, sozialvertraeglichen und um rund 30% billigeren Treibstoff verfuegen.

Darueberhinaus ist anzunehmen, dass die Biodiesel-Strategie - in der Zange von steigenden Methanol-Kosten und abnehmenden Glyzerin-Erloesen – in wenigen Jahren in eine wirtschaft-lich prekaere Lage geraten wird. Naturbelassene Pflanzenoele dagegen haben das Potenzial, billiger zu werden, vor allem wenn extensiver oekologischer Anbau von oelfruechten und insbesondere Mischfrucht-Anbausysteme (z.B. Weizen mit Leindotter oder Erbsen mit Leindotter) die Produktionskosten senken werden (MAKOWSKI & PSCHEIDL, 2001).

Quellen

CARMEN (2000): „Campa-Biodiesel aus der Methylesteranlage in Ochsenfurt“, Broschuere, 4 S.
ELSBETT, L. (1999): „Energiebilanz bei der Produktion von Treibstoffen“, Tabelle als Umdruck
HARTMANN, H. & SREHLER, A. (1995): „Die Stellung der Biomasse“ Landwirtschaftsverlag Muenster, 396 S.
MAKOWSKI, N. & PSCHEIDL, M. (2001): „Mischanbau – eine Alternative?“ Neue Landwirtschaft 5, S. 48-51
MAURER, K. (2000): „Stand der Entwicklung bei Pflanzenoelmotoren“, Beitrag 3.Tagung ‚Dezentr. Pflanzenoel-nutzung in der Landwirtschaft‘ ( 17.11.2000 in Aulendorf), 6 S.
MAURER, K. (2002): „Kaltgepresstes Rapsoel in Kraftstoffqualitaet – Qualitaetssicherung“, Beitrag 6. Tagung
Dezentrale Pflanzenoelnutzung in der Landwirtschaft‘ ( 16.11.2002, Aulendorf), 6 S.
SCHARMER, K. (2001): „Biodiesel – Energie- und Umweltbilanz Rapsmethylester“ U.F.O.P, Bonn, 57 S.
SCHRIMPFF, E. (2001): „Treibstoff der Zukunft: Wasserstoff oder Pflanzenoel?“ Energie & Pflanzen 3, S. 28-31
WAGNER, U. (2000): „Ganzheitliche Systemanalyse fuer die Erzeugung und Anwendung von Biodiesel und
Naturdiesel im Verkehrssektor“ Studie i.A. des Bayer. St.Min. f. Ernaehrung, Landwirtschaft & Forsten,
T.U. Muenchen, Lehrst. f. Energiewirtschaft, Dez. 2000, 71 S.
WIDMANN, B. (2000): „Qualitaetsstandard fuer Rapsoel als Kraftstoff“ T.U.M. Landtechnik Weihenstephan &
Universitaet Hohenheim & ASG Augsburg (Tabelle)