Ottokraftstoff-Komponenten

Ethanol als Komponente für Ottokraftstoff

Ethanol ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Alkohole. Ethanol ist eine farblose, klare Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch, die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar ist. Mit Wasser bildet Ethanol ein azeotropisches Gemisch, so dass man durch Destillieren von Ethanol-Wasser-Gemischen keinen reinen (absoluten) Ethanol erhält, sondern stets ein Gemisch mit einem Wassergehalt von ca. 4,56%. Um absoluten Ethanol herzustellen, muss das restliche Wasser aus einem Destillat mit Hilfe von Trockenmitteln oder Druckdestillation entfernt werden. Der relativ hohe Dampfdruck von Ethanol stellt im Hinblick auf die Erfüllung der Kraftstoff-Norm (DIN EN 228) beim Einsatz von ethanolhaltigen Ottokraftstoffen eine Herausforderung dar.

Eigenschaften von Ethanol

Molmasse
46,07 g/mol
Dichte (bei 15°C)
789,4 kg/m³
Siedepunkt
78,37°C
Dampfdruck (bei 20 °C)
58,7 hPa
Zündtemperatur
425°C
Volumetrische Energiedichte
Ca. 21,14 MJ/liter
Research Oktanzahl
117

Herstellung und Verwendung

Ethanol als Biokraftstoff-Komponente gewinnt man bislang durch alkoholische Vergärung (Fermentation) von Zucker oder Stärke mit Hilfe von bestimmten Hefe-Enzymen, so genannten Zymasen. Die verwendeten Rohstoffe sind Zuckerrohr, Mais, Weizen oder auch Zuckerrüben. Chemisch betrachtet verläuft die Reaktion nach folgender allgemeiner Gleichung:


C6H12O6 ----> 2 C2H5OH + 2 CO2

Gegenwärtig wird daran gearbeitet, Ethanol auch aus Cellulose (Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden) als Ausgangsmaterial herzustellen (z.B. Stroh oder Holz). Hierzu muss die Cellulose zuvor chemisch umgewandelt werden, so dass fermentierbare Zucker entstehen. Die Verwendung von Cellulose ist aufgrund ihrer höheren Verfügbarkeit vorteilhaft. Außerdem ist Cellulose kein Nahrungsmittel und somit würde die Nutzungskonkurrenz von Stärke als Nahrungsmittel bzw. Ethanol-Ausgangsmaterial vermieden.

Ethanol wird bereits heute in vielen Ländern als Biokraftstoff-Komponente dem Ottokraftstoff beigemischt. Die größten Produzenten von Ethanol sind Brasilien und die USA. Bis zu 10 vol.-% Ethanol werden dort Ottokraftstoffen für konventionelle Fahrzeuge beigemischt, für speziell angepasste Fahrzeuge gibt es auch Ottokraftstoffe mit einem Ethanol-Anteil von 85 vol.-% (so genannter E85-Kraftstoff).

Ethyl-tertiär-Butyl-Ether als Komponente für Ottokraftstoff

Ethyl-tert-Butyl-Ether (ETBE) ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Ether. ETBE ist eine farblose, klare Flüssigkeit, die nicht mit Wasser mischbar ist, hingegen in jedem Verhältnis mit Ottokraftstoffen. Der Energieinhalt von ETBE liegt unter dem von Ottokraftstoff, ist aber deutlich höher als der von Ethanol. Aufgrund der sehr hohen Oktanzahl wird ETBE zur Erhöhung der Oktanzahl von Ottokraftstoffen eingesetzt.

Eigenschaften von ETBE

Molmasse
102,17 g/mol
Dichte (bei 15°C)
740 kg/m³
Siedepunkt
73 °C
Dampfdruck (bei 25 °C)
206,6 hPa
Volumetrische Energiedichte
27,0 MJ/liter
Research Oktanzahl
118

Herstellung und Verwendung

Die Herstellung von ETBE erfolgt durch säurekatalysierte Umsetzung von Ethanol mit Isobuten. Da das verwendete Isobuten in der Regel aus der Herstellung von Mineralölprodukten stammt und damit fossilen Ursprungs ist, ist der biomassestämmige Anteil des ETBEs nur das eingesetzte Ethanol. In Zahlen ausgedrückt hat ETBE einen Bio-Anteil von ca. 44 Gew.-%.

ETBE findet eine breite Anwendung im Bereich der Ottokraftststoffe. Gemäß der Ottokraftstoff-Norm DIN EN 228 dürfen Ottokraftstoffe bis zu 15 vol.-% ETBE enthalten. ETBE ist eine hochwertige Kraftstoff-Komponente und wird insbesondere für die Herstellung von Ottokraftstoffen mit hoher Oktanzahl eingesetzt. ETBE auf Basis von biomassestämmigen Ethanol hat in Deutschland das bis vor einigen Jahren verwendete, rein fossile MTBE (Methyl-tert-Butyl-Ether) weitgehend verdrängt.