Neu – Verfahren zur Herstellung von Biodiesel aus Mikroalgen

Eine Erläuterung wie aus Algen Öl entsteht und dieses in Diesel verwandelt wird. So wirkt der verbesserte Katalysator. Damit Autos und andere Fahrzeuge fahren können, benötigen sie vielfach Benzin. Um Benzin herzustellen wird Erdöl benötigt. Da dieser fossilen Brennstoffe nur begrenzt vorrätig ist und bei der Verbrennung in Fahrzeugmotoren umweltschädliches CO2 erzeugt, werden in den letzten Jahren verstärkt Alternativen zum Erdöl gesucht. Es wird, um eine weitere Verschmutzung der Luft zu vermeiden, die Gewinnung von Treibstoff aus Biomasse, wie Raps, Topinambur, Gras, Rüben, Mais Getreide, als Alternative, favorisiert.

Johannes A. Lercher und sein Team von der Technischen Universität München, stellten in der Zeitschrift Angewandte Chemie ein neues katalytisches Verfahren vor. Mit ihm lassen sich Bio-Öle aus Mikroalgen effektiv in Dieselkraftstoffe umwandeln. Diese bieten sich als Alternative zu den Lebensmitteln, an.

Warum Mikroalgen eine viel versprechende Zukunft haben könnten

„Algen, die als Mikroalgen bezeichnet werden, sind teilweise einzelne Zellen oder Zellketten, die sich gut kultivieren lassen und fast überall im Wasser vorkommen“, erklärt Lercher und erläutert: „Die Algen haben den Vorteil, dass sie über einen höheren Anteil von Triglyceriden verfügen und in keiner Konkurrenz zu den im Landbau angepflanzten Ölsaaten, zur Lebensmittelproduktion, stehen.“

Warum die bisherigen Versuche mit Mikroalgen nicht erfolgreich waren

Schon in der Vergangenheit gelangen Versuche Bio-Treibstoff aus Mikroalgen zu gewinnen. In der Praxis stellte sich dann schnell heraus, dass der Treibstoff vielfach einen zu hohen Sauerstoffanteil hatte und sich bei Kälte die Fließeigenschaft verringerte. In anderen Fällen kämpften die Wissenschaftler mit einem schwefelhaltigen Katalysator, der vielfach das Produkt kontaminierte oder nicht effektiv genug arbeitete.

Das neue Verfahren wird vorgestellt

Die Münchner Wissenschaftler verwarfen die bisherigen Gedanken an eine Verflüssigung des Biotreibstoffes auf herkömmlichen Wegen und entwickelten stattdessen einen neuen Katalysator. Diesem gelang, bei milden Bedingungen, 260 °C und einem Wasserdruck von 40 bar, so Lercher, das unbehandelte Algenöl quantitativ hochwertig umzusetzen. Dieser Katalysator beinhaltet Nickel in einem porösen Träger aus Zeolith HBeta. Es entsteht ein gesättigter Kohlenwasserstoff, der sich als hochwertiger Kraftstoff für Fahrzeuge, mit Diesel vergleichbar, eignet.

Woraus besteht der neue Algendiesel und wie ist sein Reaktionsweg?

Die Grundsubstanz des Algenöls, aus dem schließlich Biodiesel wird, besteht aus neutralen Lipiden, wie Mono-, Di- und Triglyceriden mit ungesättigten C-18- Fettsäuren. Nach einer achtstündiger Reaktion, erhielten die Forscher 78 Prozent flüssiger Alkane, mit Oktadekan (C18) als Hauptbestandteil.

Das ist der Reaktionsweg: Die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäureketten der Triglyceride wurden zunächst mit Wasserstoff gesättigt. Die nunmehr gesättigten Fettsäuren wurden mit der Wasserstoffaufnahme vom Glycerin-Baustein abgespalten. Dieser regierte und wurde zu Propan. Anschließend, im letzten Schritt, wurden die Säuregruppen der Fettsäuren, zum entsprechenden Alkan reduziert. Als gasförmige Nebenprodukte fielen vor allem Propan- und Methangas an.

Haben Mikroalgen auf dem Markt eine größere Chance als Raps, Getreide und Urin?

Die Erneuerbare Energie und ihre wirtschaftliche Bedeutung, spielt im 21. Jahrhundert eine große Rolle. Von Kritikern wird die Verwendung von Lebensmitteln wie Topinambur, Getreide, Mais, zur Herstellung von Energie, angeprangert.

Interessante Untersuchungsergebnisse, die dieses Problem nicht haben, bietet die Gewinnung von Energie aus Gras. Aber auch die Beantwortung der Frage, ob Biodiesel aus Urin eine Marktchance hat, ist weitreichend. Einem besonderen Augenmerk richteten die Forscher auf die Gewinnung von Energie aus Mikroalgen. Für sie sind, im Jahr 2012, Mikroalgen die Energielieferanten der Zukunft. Diese haben den Vorteil, dass Algen, weil jede Algenzelle zur Fotosynthese fähig ist, bis zu zehn Mal schneller wachsen als Landpflanzen. Ihr Wachstum hängt aber entscheidend von der Konstruktion des Fotoreaktors, der die rasche und energieeffiziente Produktion von Algenbiomasse begünstigt, ab. Weil er möglichst viel Sonne benötigt und das eingestrahlte Licht effizient nutzen soll, werden Algenzuchten, aus denen Algenöl gewonnen wird, an besonders günstigen, sonnenreichen Orten, wie etwa in Israel oder auf Hawaii, installiert.

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