Die Verwendung von (Bio-) Ethanol

Die Verwendung von (Bio-) Ethanol

Grundsätzlich unterliegt Ethanol in Deutschland der Branntweinsteuer (derzeit € 13,03 pro Liter Rein-Ethanol) welche von der Zollverwaltung direkt beim Hersteller erhoben wird. Für technische Zwecke ist das Ethanol hingegen von der Steuer befreit.

Um zu verhindern, dass dieses Ethanol ohne Entrichtung der Steuer zur Herstellung von Spirituosen genutzt wird, wird das Ethanol unter Zollaufsicht vergällt (mit Chemikalien für den menschlichen Genuss unbrauchbar gemacht).

Abb. 1: Globale Verwendung von Ethanol nach Sektoren

Ethanol wird im Wesentlichen vom Kraftstoffsektor aber auch von der Chemisch- technischen Industrie sowie der Nahrungsmittelindustrie genutzt.

Verwendung im Nahrungsmittelsektor

In der Nahrungsmittelindustrie wird Ethanol traditionell eingesetzt um unter Beisetzung von Aromastoffen und weiteren Zusätzen trinkfertige Spirituosen herzustellen. Eine weitere wichtige Verwendung in diesem Sektor ist die Herstellung von Essig.

Das Absatzvolumen von Ethanol im Nahrungsmittelsektor ist leicht rückläufig.

Verwendung im Chemisch-technischen Sektor

Rund ein Fünftel der weltweiten Ethanolerzeugung werden in der Chemisch-technischen Industrie eingesetzt. Geht man von einer globalen Erzeugung von 31 Mio. m³ im Jahr 2001 aus, so entfällt auf diesen Markt ein Volumen von 6.5 Mio. m³.

In der Chemisch-technischen Industrie dient Ethanol als Lösungsmittel, als Träger für Geruchsstoffe zum Beispiel in Parfum oder Deodorant, als Zusatz für Reinigungs- oder Frostschutzmittel und auch als Brennstoff (Spiritus).

Abb. 2: Weltmarkt für Industrieethanol

Durch chemische Synthesen können zahlreiche für die Industrie wichtige Stoffe aus Ethanol erzeugt werden. Ein wichtiges Syntheseprodukt ist Ethylacetat (Essigsäureethylester) ein Lösungsmittel und Ausgangsstoff für künstliche Aromastoffe. Es wird durch die Veresterung von Essigsäure mit Ethanol gewonnen.

Abb. 3: Ethanol als Grundstoff für chemische Synthesen

Verwendung im Kraftstoffsektor

Für den Kraftstoffsektor wird mit 66 % der globalen Erzeugung die größte Menge Ethanol genutzt. Grundsätzlich kommt dabei die Nutzung von Ethanol als Reinkraftstoff ( E100), als Mischkraftstoff ( zum Beispiel E85, E50 oder E10) oder nach chemischer Umwandlung in Betracht.

Allerdings kann Ethanol als Reinkraftstoff nicht für den Betrieb in konventionellen Motoren verwendet werden. Die polare Hydroxylgruppe des Ethanols ist reaktionsfreudiger als Kohlenwasserstoffe. Daher ist der Einsatz von speziellen Dichtungen und Schläuchen erforderlich. Zudem wirken ethanolhaltige Kraftstoffe korrodierend auf einige Metalllegierungen.

Es gibt Rein-Ethanolmotoren (zum Beispiel in Brasilien), doch eine weitere Verbreitungen haben die so genannten „Flexible Fuel Vehicles“ ( FFV), welche sowohl stark ethanolhaltigen Kraftstoff mit bis zu 85% Vol. Ethanol ( E85) wie auch konventionellen Ottokraftstoff verwenden können. Diese Modelle basieren auf den vergleichbaren Benzinermodellen, sind jedoch den speziellen Materialanforderungen angepasst und das Motormanagement ist so gesteuert, dass auch bei Temperaturen unter minus 15 Grad gestartet werden kann. Es entstehen durch die Veränderungen Mehrpreise von 300-1000 Euro im Vergleich zu den konventionellen Modellen.

FFV sind in den USA, Brasilien und Schweden mehr verbreitet als in Deutschland. Bislang gibt es in Deutschland auch nur wenige Tankstellen die „Bio-Kraftstoff“ anbieten.

Die Beimischung von Ethanol zum Ottokraftstoff ist weit verbreitet. Bislang wird der Ottokraftstoff mit fünf Prozent Ethanolgehalt verkauft, allerdings ist im Gespräch, dass der der Anteil auf zehn Prozent erhöht werden soll.

Ein so hoher Anteil wäre für viele Motoren nicht geeignet, die Konsumenten müssten auf Super-Kraftstoff umsteigen.

Auch Syntheseprodukte des Ethanols wie zum Beispiel ETBE (Ethyl-tertiär-butylether), MTBE, DIPE oder TAME werden dem gewöhnlichen Ottokraftstoff beigemischt. Diese Stoffe dienen zur Verbesserung der Klopffestigkeit und als Oktanzahlverbesserer.

Verbreitung

Mit einer Gesamtproduktion von etwa zwei Millionen m³ im Jahr ist die Europäische Union ein relativ kleiner Erzeuger von Bioethanol. Brasilien produziert sechsmal soviel und die USA viermal soviel Ethanol wie die EU.

Der größte Bioethanolerzeuger innerhalb der EU ist Spanien, gefolgt von Frankreich. In beiden Ländern wird ETBE im Kraftstoffsektor eingesetzt. Dagegen wird in Schweden das aus Weizenüberschüssen erzeugte Bioethanol dem Ottokraftstoff beigemischt.

Abb. 4: Ethanolerzeugung in Brasilien, USA und der EU im Vergleich