„Bioethanol“ – Treibstoff vom

„Bioethanol“ – Treibstoff vom Acker________________________________
Aufgabe2:
Begriff Bioethanol:
Bioethanol ist normales Ethanol, welches durch die Vergärung von Einfachzuckern aus Pflanzen hergestellt
wird. Es entstehen keine umweltbelastende Abfallprodukte.
Sonnenenergie gilt als regenerative Energiequelle, woraus folgt, dass Bioethanol ebenfalls eine regenerative
Energiequelle ist, da Bioethanol von Pflanzen mittels Photosynthese ermöglicht wird und somit auch immer
wieder „aufladbar“ ist. Die Energie, die in dem Bioethanol steckt ist also gespeicherte Sonnenenergie.
Aufgabe3:
Gewinn von Bioethanol:
Bioethanol kann aus zuckerhaltigen Rohstoffen (z.B. der Zuckerrübe) oder aus stärkehaltigen Rohstoffen (z.B.
Weizen, Roggen, Kartoffeln, Triticale, Körnermais) in Frage.
Hydrolyse von Saccharose (C12H22O11)
C12H22O11
+
H2O
Î
2 C6H12O6
342g
+
18g
Î
360g
Hydrolyse von Stärke (C6H10O5)
(C6H10O5)n
+
H2O
Î
n(C6H12O6)
(162 * n) g
+
18g
Î
(180 * n) g
Aufgabe4:
Ethanolertrag:
Saccharose und Stärke vergären nicht direkt, sie müssen erst zu Glucose umgewandelt werden. Siehe
Aufgabe3.
Unter der Annahme, dass immer genug Wasser zur Verfügung steht entstehen aus 342g Saccharose 360g
Glucose und aus 162g Stärke 180g Glucose. Daraus folgen die Verhältnisse:
Glu cos e
360 g
= 1,052
=
Saccharose 342 g
Glu cos e 180
=
Stärke
162
= 1,111
Nach der Umwandlung von Mehrfachzuckern zu Glucose kann Glucose in Ethanol umgewandelt werden:
C6H12O6
Î
2C2H5OH
+
2CO2
180g
Î
92g
+
88g
Daraus folgt das Verhältnis:
Ethanol
92 g
= 0,511
=
Glu cos e 180 g
Ethanolertrag für 100kg in kg (Zuckerrüben)
Zuckerrüben bestehen zu 16% aus Saccharose.
16 kg Saccharose
, 052
⎯1⎯
⎯→
16,848 kg Glucose
, 511
⎯0⎯
⎯→
8,601 kg Ethanol
Aus 100kg Zuckerrüben entstehen 8,601kg Ethanol
Ethanolertrag pro ha in m3 (Zuckerrüben)
Gegeben: Zuckerrübenertrag: 61700kg / ha
61700kg Rüben enthalten 0,16*61700 = 9872 kg Saccharose
9872 kg Saccharose
ζ Ethanol =
V=
, 052
⎯1⎯
⎯→
0,789 g
cm 3
10385 kg Glucose
m = V *ζ ⇔
m
ζ
, 511
⎯0⎯
⎯→
5306 kg Ethanol
, 511
⎯0⎯
⎯→
34,06 kg Ethanol
, 511
⎯0⎯
⎯→
2453 kg Ethanol
, 511
⎯0⎯
⎯→
8,515 kg Ethanol
=V
5306000 g
= 6724968cm 3 = 6,725m 3
0,789 g
cm 3
Ethanolertrag für 100kg in kg (Weizen)
Weizen besteht zu 60% aus Stärke
60 kg Stärke
,111
⎯1⎯
⎯→
66,66 kg Glucose
Aus 100 kg Weizen entstehen 34,06kg Ethanol
Ethanolertrag pro ha in m3 (Weizen)
Gegeben: Weizenertrag: 7200 kg / ha
7200 kg Weizen enthalten 0,60*7200 kg = 4320kg Stärke
4320 kg Stärke
V =
,111
⎯1⎯
⎯→
4799 kg Glucose
2453000 g
= 3108998cm 3 = 3,108m 3
0,789 g
cm 3
Ethanolertrag für 100kg in kg (Kartoffeln)
Kartoffeln bestehen zu 15% aus Stärke
15 kg Stärke
,111
⎯1⎯
⎯→
16,665 kg Glucose
Ethanolertrag pro ha in m3 (Kartoffeln)
Gegeben: Kartoffelertrag: 43000 kg / ha
6450 kg Stärke
,111
⎯1⎯
⎯→
43000kg Kartoffeln enthalten 0,15*43000 kg = 6450 kg Stärke
7166 kg Glucose
, 511
⎯0⎯
⎯→
3662 kg Ethanol
3662000 g
= 4641318cm 3 = 4,641m 3
0,789 g
cm 3
Aufgabe 4c
V=
Schwächen- / Stärkenprofil: Zuckerrüben
+
-
höchste Leistung bei Umwandlung von
Sonnenenergie aller Nutzpflanzen
intensive Photosynthese bei niedriger
Temperatur
hohe Anbauerfahrung
hohe Erträge / Ertragssicherheit
-
Anbau regional begrenzt
Hohe Lager- und Transportkosten
-
Teurer Rohstoff
Hohe Bodenansprüche
-
Teure Verarbeitung
-
Problematisch für Ethanolerzeugung
Hohe Rohstoff-, Lager- und
Verarbeitungskosten
Schwächen- / Stärkenprofil: Weizen
+
-
Gut lagerfähig
-
Schwächen- / Stärkenprofil: Roggen
+
-
Geringe Ansprüche an Dünge und Pflege
Geringe Bodenansprüche
Kostengünstiger Rohstoff
Überangebot
-
Schwächen- / Stärkenprofil: Kartoffeln
+
-
Geringe Bodenansprüche
-
Schwächen- / Stärkenprofil: Triticale
+
-
Geringe Bodenansprüche
Kostengünstiger Rohstoff
Einfach anzubauen / zu pflegen
/
Schwächen- / Stärkenprofil: Körnermais
+
-
Geringe Bodenansprüche
Kann in Monokultur angebaut werden
-
Klimatische Bedingungen nicht optimal
Hoher Düngeaufwand
Lagerung erfordert hohen
Energieaufwand
Aufgabe5
Kann man den Ethanolanteil des Ottokraftstoffes in DTL durch BioEthanol decken?
Normaler Ottokraftstoff darf max mit 5% Ethanol angereichert sein.
Gegeben:
Kraftstoffverbrauch in Deutschland:
BioEthanolertrag in Deutschland:
27 000 000 t Ottokraftstoff
02 000 000 m3
Ethanolmenge im Ottokraftstoff:
27 000 000 t * 0,05 = 1 350 000 t = 1 350 000 000 000 g
V =
1350000000000000 g
= 1711026m 3
0,789 g
cm 3
In Deutschland werden 288974 m3 mehr Bioethanol erzeugt als für den Kraftstoffverbrauch nötig wäre. Bravo.
Benötigte Anbaufläche
Es werden 1711026m3 Ethanol benötigt.
Zuckerrüben:
1 ha
x ha
Î
Î
Weizen:
6,725 m3
3
1711026 m
1
x
=
⇔
6,725 1711026
1
1711026 *
=x
6,725
1ha
Î
6,725 m3
1ha
Î
1711026 m3
1
x
=
⇔
3,18 1711026
1
1711026 *
=x
3,18
x = 538058
X = 254428
Es werden 538058 ha benötigt
Es werden 254428 ha benötigt.
Kartoffeln:
1ha
Î
6,725 m3
1ha
Î
1711026 m3
1
x
=
⇔
4,641 1711026
1
1711026 *
=x
4,641
x = 368676
Es werden 368676 ha benötigt
Aufgabe7
In Deutschland kann aufgrund klimatischer Umstände kein Zuckerrohr angebaut werden.

Download Report