Biodiesel
Dodecansäuremethylester, einer der Bestandteile von Biodiesel
im Vergleich zu gewöhnlichem Diesel, der aus fossilen Quellen stammt,
Cetan, einer der Bestandteile von Diesel aus fossilen Quellen
fallen der zusätzliche Einbau von Sauerstoffatomen und die tendenziell etwas geringere Kettenlänge auf. Man zählt ihn zu den regenerativen Brennstoffen, da er sich durch zwei chemische Prozesse aus vielen Pflanzenölen, vor allem Raps, hergestellt werden kann:
1. Verseifung/Dampfspaltung des Pflanzenöls
2. Veresterung mit Methanol
oder alternativ: Umesterung:
Bei der Umesterung wird die Alkoholkomponente eines Esters gegen eine andere getauscht, im Falle von FAME wird Glycerin durch Methanol ersetzt
Schematisch vollzieht sich also folgender Tausch:
Öle/Fette + Methanol $\xrightarrow[]{[Kat.]}$ Biodiesel + Glycerin
Der komplette technische Prozess lässt sich über folgendes Diagramm veranschaulichen:
Blockdiagramm zur Herstellung von FAME
Dafür genutzte Rohstoffe: Prinzipiell eignen sich praktisch alle pflanzlichen und tierischen Fette, in der BRD wird aber vorwiegend Rapsöl genutzt, was FAME auch den Beinamen „Rapsdiesel“ einbrachte.
Das nötige Methanol wird meist aus fossilen Rohstoffen wie Kohle und Erdgas gewonnen. Dafür wird zunächst Synthesegas gewonnen, das in einem weiteren Schritt katalytisch zu FAME umgesetzt wird. Synthesegas ist ein hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehendes Gasgemisch, das als Edukt für viele chemische Prozesse dient.
Schritt 1: Erzeugung von Synthesegas
i. Aus Kohle
Dafür wird zunächst die Kohle „vergast“, also mit Wasser in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt
da dieser Prozess endotherm ist, wird zusätzlich etwas Kohle mit Luftsauerstoff verbrannt um die Energie bereitzustellen. Ein Teil des Kohlenmonoxids kann genutzt werden, um weiteren Wasserstoff zu bilden
ii. Aus Erdgas
Das Methan (Hauptbestandteil praktisch aller Erdgase) wird mit Wasserdampf umgesetzt (a) oder mit Luftsauerstoff partiell oxidiert (b)
Schritt 2: katalytische Reaktion des Synthesegases zu Methanol:
Unter geeigneten Bedingungen lässt sich also sogar Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol umsetzen. Da beide Reaktionen exotherm sind und im Volumen auf der Produktseite abnehmen, lässt sich das Gleichgewicht (Le Chatelier) in beiden Fällen durch Kühlung und hohe Drücke nach rechts verschieben.
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