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
- 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
- 5. Vorstellung des Projekts SABIO in Südafrika
- 5.1 Beschreibung des Projekts
- 5.2 Beschreibung der wesentlichen Verfahrensschritte der SABIO-Biodieselanlage
- 6. Diskussion
- 7. Fazit und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten des Anbaus ölhaltiger Pflanzen im südlichen Afrika zur Herstellung biogener Kraftstoffe. Der Fokus liegt auf der Bewertung der ökologischen, physikalischen und ökonomischen Eignung verschiedener Ölpflanzen für diesen Zweck, insbesondere in semiariden und ariden Gebieten. Die Arbeit betrachtet auch die aktuelle Diskussion um den Konflikt zwischen Energie- und Lebensmittelpflanzen.
- Anbau von Ölpflanzen in trockenen Regionen
- Bewertung der ökologischen Eignung verschiedener Ölpflanzen
- Analyse der physikalischen Eigenschaften von Pflanzenölen für die Kraftstoffproduktion
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Ölpflanzenanbaus
- Vergleich verschiedener Ölpflanzen und deren Eignung für Biokraftstoffproduktion
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der biogenen Kraftstoffe ein und beschreibt die Notwendigkeit der Umstellung von fossilen auf regenerative Energiequellen. Es hebt die Bedeutung der Biomasse im Verkehrssektor hervor und diskutiert die Herausforderungen und Chancen von Biodiesel und Bioethanol als Kraftstoffsubstitute. Die Problemstellung wird aufgezeigt, die mit dem Anbau von Energiepflanzen verbunden ist. Insbesondere der Konflikt zwischen Energie- und Lebensmittelproduktion wird angesprochen und als ein zentraler Aspekt der Arbeit hervorgehoben.
2. Chemische Struktur und Eigenschaften von Pflanzenölen: Dieses Kapitel erläutert die chemische Zusammensetzung von Pflanzenölen als Triglyceride und die Bedeutung des Fettsäuremusters für die physikalischen Eigenschaften. Es werden verschiedene Fettsäuren und deren Einfluss auf Schmelzpunkt, Viskosität und Oxidationsstabilität des Öls detailliert beschrieben. Die verschiedenen Pflanzenölgruppen werden vorgestellt und ihre jeweiligen Eigenschaften sowie Anwendungsmöglichkeiten erörtert. Das Kapitel legt den Grundstein für das Verständnis der Eignung von Pflanzenölen als Kraftstoffe.
3. Allgemeine Beschreibung der Biokraftstoffherstellung anhand des Raps: Dieses Kapitel beschreibt detailliert den Anbau, die Ölgewinnung und die Verarbeitung von Raps zu Biodiesel. Es beginnt mit der Beschreibung der Anbauziele und Standortanforderungen, beleuchtet die Methoden der Ölgewinnung (Pressung und Extraktion) und analysiert die Qualitätsparameter des gewonnenen Öls. Die Umesterung zum Biodiesel wird chemisch erläutert, und die Qualitätsmerkmale von Biodiesel werden im Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff herausgestellt. Es dient als Modell für die Analyse weiterer Ölpflanzen im späteren Verlauf der Arbeit.
4. Möglichkeiten des Anbaus von ölhaltigen Pflanzen im südlichen Afrika: Dieses Kapitel beginnt mit einer Beschreibung des Klimas und der Fauna im südlichen Afrika und stellt den Bezug zu den ökologischen Anforderungen der untersuchten Pflanzen her. Im Anschluss werden mehrere Ölpflanzen (Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Ölpalme, Sonnenblume und Jojoba) detailliert hinsichtlich ihrer Charakteristika, Ökophysiologie, Anbau, Krankheiten, Schädlingsbefall, Ernte, Verarbeitung und Eignung als biogener Kraftstoff analysiert. Für jede Pflanze werden die jeweiligen Vorteile und Herausforderungen des Anbaus und der Nutzung diskutiert.
5. Vorstellung des Projekts SABIO in Südafrika: Dieses Kapitel beschreibt das Projekt SABIO, ein Public-Private-Partnership zur Errichtung eines Ausbildungszentrums für Biokraftstoffe in Südafrika. Es wird die kleine Biodieselanlage und das zugehörige Labor detailliert vorgestellt, welche hauptsächlich zu Demonstrations- und Schulungszwecken dienen, um das Know-how der Biodieselproduktion zu verbreiten. Die Verwendung von Gebrauchtspeisefett als Rohstoff wird erläutert und die Verfahrensschritte zur Biodieselherstellung werden Schritt für Schritt dargestellt.
Schlüsselwörter
Biogene Kraftstoffe, Ölpflanzen, südliches Afrika, Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Ölpalme, Sonnenblume, Jojoba, Biodiesel, Umesterung, Ölgewinnung, Anbau, Ökophysiologie, Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit, semiaride Gebiete, aride Gebiete, Fettsäuremuster, Qualitätsparameter.
Häufig gestellte Fragen zu: Möglichkeiten des Anbaus ölhaltiger Pflanzen im südlichen Afrika zur Herstellung biogener Kraftstoffe
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten des Anbaus ölhaltiger Pflanzen im südlichen Afrika zur Herstellung biogener Kraftstoffe. Der Fokus liegt auf der Bewertung der ökologischen, physikalischen und ökonomischen Eignung verschiedener Ölpflanzen für diesen Zweck, insbesondere in semiariden und ariden Gebieten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Auseinandersetzung mit dem Konflikt zwischen Energie- und Lebensmittelpflanzen.
Welche Ölpflanzen werden betrachtet?
Die Arbeit analysiert verschiedene Ölpflanzen, darunter Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Ölpalme, Sonnenblume und Jojoba. Für jede Pflanze werden Charakteristika, Ökophysiologie, Anbaumethoden, Schädlingsbefall, Ernteverfahren, Verarbeitung und die Eignung als biogener Kraftstoff detailliert untersucht.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit gliedert sich in sieben Kapitel: Einleitung, Chemische Struktur und Eigenschaften von Pflanzenölen, Allgemeine Beschreibung der Biokraftstoffherstellung anhand des Raps, Möglichkeiten des Anbaus von ölhaltigen Pflanzen im südlichen Afrika, Vorstellung des Projekts SABIO in Südafrika, Diskussion und Fazit/Ausblick. Das Inhaltsverzeichnis bietet eine detaillierte Übersicht über die einzelnen Unterkapitel.
Welche Aspekte werden in der Analyse der Ölpflanzen berücksichtigt?
Die Analyse der Ölpflanzen umfasst ökologische Eignung (Anpassung an trockenes Klima), physikalische Eigenschaften der Öle (Fettsäuremuster, Schmelzpunkt, Viskosität), ökonomische Aspekte (Anbaukosten, Erträge), sowie die Betrachtung von Krankheiten und Schädlingen.
Was ist das Projekt SABIO?
Das Projekt SABIO ist eine Public-Private-Partnership in Südafrika, die ein Ausbildungszentrum für Biokraftstoffe betreibt. Die Arbeit beschreibt die kleine Biodieselanlage und das zugehörige Labor und erläutert die Verfahrensschritte zur Biodieselherstellung, inklusive der Verwendung von Gebrauchtspeisefett.
Welche zentralen Themen werden behandelt?
Zentrale Themen sind der Anbau von Ölpflanzen in trockenen Regionen, die ökologische Eignung verschiedener Ölpflanzen, die Analyse der physikalischen Eigenschaften von Pflanzenölen für die Kraftstoffproduktion, die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Ölpflanzenanbaus und der Vergleich verschiedener Ölpflanzen hinsichtlich ihrer Eignung für die Biokraftstoffproduktion.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Biogene Kraftstoffe, Ölpflanzen, südliches Afrika, Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Ölpalme, Sonnenblume, Jojoba, Biodiesel, Umesterung, Ölgewinnung, Anbau, Ökophysiologie, Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit, semiaride Gebiete, aride Gebiete, Fettsäuremuster, Qualitätsparameter.
Wo finde ich detailliertere Informationen zu den einzelnen Ölpflanzen?
Detaillierte Informationen zu den einzelnen Ölpflanzen (Jatropha curcas, Moringa oleifera, Pongamia pinnata, Kokospalme, Ölpalme, Sonnenblume und Jojoba) finden Sie im Kapitel 4 „Möglichkeiten des Anbaus von ölhaltigen Pflanzen im südlichen Afrika“, welches jeweils Unterkapitel zu Charakteristika, Ökophysiologie, Anbau, Krankheiten, Schädlingsbefall, Ernte, Verarbeitung und Eignung als biogener Kraftstoff enthält.
Welche Herausforderungen werden im Zusammenhang mit dem Anbau von Ölpflanzen im südlichen Afrika diskutiert?
Die Arbeit diskutiert Herausforderungen wie die Anpassung an semi-aride und aride Klimabedingungen, die Bewältigung von Krankheiten und Schädlingen, die Wirtschaftlichkeit des Anbaus und die Konkurrenz zwischen Energie- und Lebensmittelpflanzen.
- Citation du texte
- Diplom-Wirtschaftsingenieur Lars Pingel (Auteur), 2008, Anbau von Ölpflanzen in den Tropen und Subtropen für die Herstellung biogener Kraftstoffe - Am Beispiel des südlichen Afrikas, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/113195
