Anbau von Ölpflanzen in den Tropen und Subtropen für die Herstellung biogener Kraftstoffe - Am Beispiel des südlichen Afrikas

Masterarbeit , 2008 , 107 Seiten , Note: 1,7

Umweltwissenschaften

1. Einleitung 1.1 Problemstellung Derzeit befinden wir uns im grundlegenden Wandel unserer Energieversorgung. Da der Bedarf stetig steigt, die fossilen Ressourcen schwinden und der globale Klimaschutz eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen erfordert, steht die globale Energiepolitik vor einer Umstrukturierung der Energieversorgung. Weltweit betrachtet haben wir heute einen Primärenergieverbrauch von rund 450 EJ, wobei das Erdöl (40,9 % am PEV) der weitaus bedeutendste Energieträger ist, vor allem im Heiz- und im Verkehrssektor, und wie kein anderer im so erheblichem Maße die Geschehnisse auf unserer Erde beeinflusst [86]. Im Bereich Verkehr und Mobilität ist derzeit und wohl auch längerfristig die Biomasse die aussichtsreichste regenerative Energiequelle, die es annäherungsweise vermag die konventionellen fossilen Kraftstoffe wie Diesel, Benzin und Kerosin zu substituieren. Während die so genannten „Kraftstoffe der 2. Generation“ (BTL, Wasserstoff) sich gerade erst in der Einführungsphase befinden und ihre Etablierung noch durch technische sowie wirtschaftliche Defizite erschwert wird, erscheinen vorerst nur die „Kraftstoffe der 1. Generation“ wie Biodiesel und Bioethanol als Kraftstoffsubstitut im großen Maßstab in Frage zu kommen. Hierzu gehören biogene Kraftstoffe auf Basis von Pflanzenölen (Biodiesel) sowie auf Basis von stärke- und zuckerhaltigen Pflanzen (Bioethanol). Der entscheidende Vorteil dieser Kraftstoffe ist, dass sie zum einen CO2-neutral und zum anderen regenerativ sind, im Gegensatz zu fossilen Energieträgern. Das heißt, dass der biogene Treibstoff nicht zusätzlich die Atmosphäre mit CO2 anreichert, weil er bei der Verbrennung nur den Kohlenstoff an die Atmosphäre abgibt, den er zuvor über die Photosynthese aufgenommen hat. Außerdem ist diese Art von Kraftstoff immer wieder erneuerbar und unterliegt keiner Knappheit, sofern immer genug Licht, Wasser, CO2 und Mineralstoffe vorhanden sind.

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung
  • 1.1 Problemstellung
  • 1.2 Zielsetzung
• 2. Chemische Struktur und Eigenschaften von Pflanzenölen
• 3. Allgemeine Beschreibung der Biokraftstoffherstellung anhand des Raps
  • 3.1 Kultivierung von Raps
    • 3.1.1 Anbauziele und Charakteristik des Raps
    • 3.1.2 Standortanforderungen
    • Exkurs zum Thema Boden:
    • 3.1.3 Fruchtfolge
    • 3.1.4 Düngung
    • 3.1.5 Aussaat
    • 3.1.6 Ernte und Vorbehandlung
  • 3.2 Methoden der Ölgewinnung
    • 3.2.1 Pressung des Pflanzenöls
    • 3.2.2 Ölgewinnung durch Extraktion
    • 3.2.3 Verwertung des Pressrückstands
    • 3.2.4 Ölreinigung in dezentralen Ölmühlen
    • 3.2.5 Ölraffination in zentralen Ölmühlen
  • 3.3 Umesterung zum Biodiesel
  • 3.4 Qualitätsbestimmung des Pflanzenöls
• 4. Möglichkeiten des Anbaus von ölhaltigen Pflanzen im südlichen Afrika
  • 4.1 Klima und Fauna im südlichen Afrika
  • 4.2 Anbau und Nutzung von Jatropha curcas L. (Purgiernuss)
    • 4.2.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.2.2 Ökophysiologie
    • 4.2.3 Züchtung und Anbau
    • 4.2.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.2.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.2.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
    • 4.2.7 Ökonomische Betrachtung
    • 4.2.8 Aktuelle Projekte rund um Jatropha curcas
  • 4.3 Anbau und Nutzung von Moringa oleifera Lam.
    • 4.3.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.3.2 Ökophysiologie
    • 4.3.3 Züchtung und Anbau
    • 4.3.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.3.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.3.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
    • 4.3.7 Ökonomische Betrachtung
  • 4.4 Anbau und Nutzung von Pongamia pinnata (L.) Pierre
    • 4.4.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.4.2 Ökophysiologie
    • 4.4.3 Züchtung und Anbau
    • 4.4.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.4.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.4.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
    • 4.4.7 Aktuelle Projekte
  • 4.5 Anbau und Nutzung der Kokospalme (Cocos nucifera)
    • 4.5.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.5.2 Ökophysiologie
    • 4.5.3 Züchtung und Anbau
    • 4.5.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.5.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.5.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
    • 4.5.7 Aktuelle Projekte
  • 4.6 Anbau und Nutzung von Jojoba (Simmondsia chinensis C.)
    • 4.6.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.6.2 Ökophysiologie
    • 4.6.3 Züchtung und Anbau
    • 4.6.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.6.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.6.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
  • 4.7 Anbau und Nutzung der Ölpalme
    • 4.7.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.7.2 Ökophysiologie
    • 4.7.3 Züchtung und Anbau
    • 4.7.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.7.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.7.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff
    • 4.7.7 Aktuelle Projekte
  • 4.8 Anbau und Nutzung der Sonnenblume
    • 4.8.1 Charakteristik und Morphologie der Pflanze
    • 4.8.2 Ökophysiologie
    • 4.8.3 Züchtung und Anbau
    • 4.8.4 Krankheiten und Schädlinge
    • 4.8.5 Ernte und Verarbeitung
    • 4.8.6 Eignung des Pflanzenöls als biogenen Kraftstoff

  Zielsetzung und Themenschwerpunkte

  Die Masterarbeit befasst sich mit der Herstellung biogener Kraftstoffe aus Ölpflanzen, die in den Tropen und Subtropen angebaut werden können. Der Fokus liegt auf der Bewertung des Potenzials dieser Pflanzen für die Energieversorgung, insbesondere in semiariden und ariden Gebieten. Dabei stehen ökologische, physikalische und ökonomische Aspekte im Vordergrund.

  • Analyse des Potenzials von Ölpflanzen für die Biokraftstoffproduktion
  • Bewertung der ökologischen Eignung von Ölpflanzen für den Anbau in den Tropen und Subtropen
  • Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von Pflanzenölen in Bezug auf ihre Eignung als Kraftstoff
  • Bewertung der ökonomischen Aspekte des Ölpflanzenanbaus
  • Vorstellung aktueller Projekte zur Biokraftstoffproduktion aus Ölpflanzen

  Zusammenfassung der Kapitel

  Die Arbeit beleuchtet die Eigenschaften verschiedener Ölpflanzen und deren Eignung für die Biokraftstoffproduktion. Im ersten Kapitel wird die Problemstellung der Energieversorgung und die Rolle biogener Kraftstoffe vorgestellt. Das zweite Kapitel behandelt die chemische Struktur und die physikalischen Eigenschaften von Pflanzenölen. Das dritte Kapitel beschreibt die Kultivierung von Raps als Referenzkraftstoff sowie die Ölgewinnung und Biodieselherstellung. Die Kapitel 4 bis 4.8 widmen sich jeweils einer bestimmten Ölpflanze: Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Jojoba und Sonnenblume. Hier werden die Charakteristika, Ökophysiologie, Anbaumethoden, Eignung als Kraftstoffquelle und ökonomische Aspekte dieser Pflanzen beleuchtet. Kapitel 5 stellt das SABIO-Projekt in Südafrika vor, das sich mit der Ausbildung und der Entwicklung von Biokraftstoffen beschäftigt.

  Schlüsselwörter

  Biogene Kraftstoffe, Ölpflanzen, Tropen, Subtropen, semiarides Klima, arides Klima, Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Jojoba, Sonnenblume, Biodiesel, Ölgewinnung, Umesterung, Anbau, Ernte, Nachhaltigkeit, SABIO-Projekt, Südafrika.

• Hochschule: HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst - Fachhochschule Hildesheim, Holzminden, Göttingen
• Veranstaltung: Biogene Kraftstofffe
• Note: 1,7
• Autor: Diplom-Wirtschaftsingenieur Lars Pingel (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2008
• Seiten: 107
• Katalognummer: V113195
• ISBN (eBook): 9783640137428
• ISBN (Buch): 9783640137497
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Anbau, Tropen, Subtropen, Herstellung, Kraftstoffe, Beispiel, Afrikas, Biogene, Kraftstofffe