Energiepflanzen als gefragte Produkte auf dem Weltmarkt. Brasilien als Bioethanolproduzent

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Neue Wege der Energiegewinnung
2.1 Nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung
2.2 Erneuerbare Energien als alternative Energiequelle

3 Energiepflanzen als neue Richtung
3.1 Energiepflanzen – eine Erläuterung
3.2 Biokraftstoffe als Endprodukte der Energiepflanzen
3.2.1 Pflanzenöl
3.2.2 Biodiesel
3.2.3 Bioethanol
3.2.4 Biomass–to–Liquid

4 Energiepflanzen - auf dem Weltmarkt gefragt?
4.1 Erneuerbare Energien im Wettbewerb
4.2 Der Boom der Biokraftstoffe
4.3 Die Rolle der Biokraftstoffe auf dem Weltmark
4.4 Ökologische und soziale Auswirkungen der Biokraftstoffe

5 Brasilien als Bioethanolproduzent - ein Fallbeispie
5.1 Historische Entwicklungen der Bioethanolproduktion
5.2 Das PROÁLCOOL - Programm.
5.3 Die Bewertung der Bioethanolproduktion in der heutigen Situation

6 Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

1 Einleitung

Gegenstand der Hausarbeit ist die Herausstellung der Rolle von Energiepflanzen für die heutige Energiegewinnung mit besonderer Berücksichtigung ihrer Rolle und Auswirkungen als Biokraftstoffe auf dem Weltmarkt.

In Kapitel 2 wird die Arbeit in einen größeren Kontext eingeordnet. Hierbei steht der Wandel der Energiequellen unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit im Vordergrund. Zu Beginn von Kapitel 3 wird ein Überblick über die einzelnen Energiepflanzen und ihre Nutzung gegeben, sowie eine Erläuterung des Begriffs der Energiepflanzen. Im Anschluss wird in Kapitel 4 die Position von Energiepflanzen vor allem in Form von Biokraftstoffen auf dem Weltmarkt dargestellt. Außerdem werden diese hinsichtlich der ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte kritisch betrachtet. Anschließend wird in Kapitel 5 auf die Bioethanolproduktion in Brasilien eingegangen. An diesem Fallbeispiel sollen Vor – und Nachteile der Herstellung von Bioethanol aufgewiesen werden, um daraus eventuelle allgemeingültige Schlüsse für die Nutzung von Energiepflanzen ziehen zu können. Ihren Abschluss findet die Arbeit in Kapitel 6 mit einer Zusammenfassung des gewonnenen Wissens, sowie eines Fazits, inwiefern die Nutzung von Energiepflanzen als Alternative Energiegewinnung sinnvoll ist.

2 Neue Wege der Energiegewinnung

2.1 Nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung

Die Debatte der nachhaltigen Entwicklung, geprägt 1972 durch die UN – Vollversammlung, ist stets aktuell. Schließlich soll die „natürliche Lebensgrundlage für nachfolgende Generationen“ (Eich/Hake 2002:6) nicht zerstört werden. Die nachhaltige Entwicklung setzt sich aus einem dreidimensionalen Konzept, aus den Säulen: Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt, zusammen (Eich/ Hake 2002:10). Für diese Arbeit entscheidend ist der Bezug dieser drei Säulen auf die Energieversorgung. Denn eine ausreichende Energieversorgung gewährleistet „die Grundlage für ein menschenwürdiges Leben und eine leistungsfähige Gesellschaft“ (Eich/ Hake 2002:16).

Durch den steigenden weltweiten Energiebedarf, der auf einen Anstieg der Weltbevölkerung zurückzuführen ist (Geitmann 2005:16), müssen Alternativen zur Strom- und Wärmeerzeugung, sowie zur Herstellung oder Ersatz von Kraftstoffen gefunden werden. Um sich dem steigenden Energiebedarf anzupassen, waren Energiequellen stetig im Wandel. Heutzutage ist Erdöl ein „zentraler Rohstoff“ (Breuer 2004:1). Jedoch haben fossile Energieträger zwei gravierende Nachteile. Sie sind begrenzt und umweltschädlich, so dass es zu Problemen des Klimaschutzes und der Versorgungssicherheit kommt (Breuer 2004:1). Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wurde aus Kernbrennstoffen Energie hergestellt. Wie Geitmann es nennt, stellte sich dies auf Grund der Entsorgungs- und Gesundheitsprobleme als „Sackgasse“ heraus (2005:15). So muss sich die zukünftige Energieversorgung das System der Nachhaltigkeit anpassen. Wichtig zu beachten ist dabei die Sicherheit, die Effizienz und die Umweltfreundlichkeit (Eich/ Hake 2002:20).

2.2 Erneuerbare Energien als alternative Energiequelle

Regenerative Energien wie Wasserkraft, Erdwärme, Gezeiten – oder Wellenenergie, Wind – und Sonnenenergie, sowie die Biomasse sind eine Möglichkeit zur alternativen Energiegewinnung. Denn sie weisen ein großes Potential auf. In 2005 nahmen sie einen Anteil von 3,6% am Primärenergieverbrauch in Deutschland ein. Im Vergleich mit Mitte der 1990er hat sich dieser Anteil von 1,5% mehr als verdoppelt. Energie aus Biomasse nimmt mehr als die Hälfte der erneuerbaren Energien ein, gefolgt von Windenergie und Wasserkraft. Diese Energien erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, was zum Beispiel auf politische Entscheidungen zurückzuführen ist, so dass diese Energien Möglichkeiten haben sich auf dem Markt zu etablieren. Generell bilden sie einen guten Versorgungsmix, so dass alle erneuerbaren Energien die Bedürfnisse der Bevölkerung gut decken können (Kohl 2008: 5-6). Im weiteren Verlauf soll speziell auf die Energiegewinnung durch Biomasse, hergestellt aus Energiepflanzen, eingegangen werden.

3 Energiepflanzen als neue Richtung

3.1 Energiepflanzen – eine Erläuterung

Biomasse lässt sich in zwei Arten unterteilen. Zum einen gibt es die „energetischen Segmente Rückstände und organische Abfälle“, wie Holz und Stroh, zum anderen gibt es die Energiepflanzen (Meurer 2000:16).

Laut der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) zählen Energiepflanzen zu den nachwachsenden Rohstoffen. Energiepflanzen werden zur Energieproduktion angebaut und liefern Biomasse. Diese ist für die Wärme– und Stromerzeugung, sowie Herstellung von Kraftstoffen geeignet. Dies ist anderen erneuerbaren Energien gegenüber ein großer Vorteil, wodurch es zu einer hohen Nachfrage kommt. Außerdem ist diese Biomasse lagerfähig, kann fossile Ressourcen schonen und reduziert die Abhängigkeit von importierten Energieträgern. Des Weiteren fördern sie den ländlichen Raum, da Arbeitsplätze geschaffen werden (FNR o.J. a).

Unterteilt werden Energiepflanzen in Getreidepflanzen, Grasarten, wie Schilf- und Hirsearten und schnell wachsende Bäume. Beispiele für schnell wachsende Bäume in Mitteleuropa sind Pappel-, Erlen-, und Weidearten, die sogar einen Produktionszeitraum von unter fünf Jahren haben können. Sie zählen so zu den Mehrjahreskulturen (Meurer 2000:17-18). In Deutschland werden 15 verschiedene Arten von Energiepflanzen genutzt. Allgemein als Energiepflanzen bekannte Arten sind Raps, Mais und Getreide. Beispiele, die weniger bekannt, aber dafür ein hohes Potenzial haben sind durchwachsende Silphie, Sudangras, Topinambur und Zuckerhirse. Generell dienen Energiepflanzen zur Herstellung von Biogas, Festbrennstoffen oder Biokraftstoffen (FNR o.J. a). Auf diese wird nun im Einzelnen eingegangen und einige spezielle Kraftstoffe werden exemplarisch herausgestellt.

3.2 Biokraftstoffe als Endprodukte der Energiepflanzen

Biokraftstoffe sind in vielen Punkten vergleichbar mit Otto – und Dieselkraftstoffen und können so durch lediglich einfache Anpassung der normalen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Außerdem sind sie flüssig und können so wie gewohnt über das bestehende Tankstellennetz verteilt werden. Eine Ausnahme bildet jedoch Methan, das aus Biogas produziert wird und somit gasförmig ist (FNR o.J. b). Eingeteilt werden sie in Biokraftstoffe der ersten oder zweiten Generation. Pflanzenöl, Biodiesel und Bioethanol gehören beispielsweise der ersten Generation an. Das neue Verfahren Biomass–to–Liquid hat eine „breit gefächerte Rohstoffbasis“ und wird von Brysch (2008:29) als „Allesfresser“ bezeichnet. Zur Herstellung können so auch Pflanzenreste genutzt werden. Deswegen gehört dieses Verfahren der zweiten Generation an, da keine Pflanzen genutzt werden, die ebenfalls als Nahrungsmittel dienen. Ebenfalls zählt Biogas zu Biokraftstoffen der zweiten Generation.

3.2.1 Pflanzenöl

In Deutschland bilden Raps oder Sonnenblumen überwiegend die Grundlage für Pflanzenöl. Die Samen werden zermahlen und im Anschluss durch mechanischen Druck bei 40°C kalt gepresst. Dem Verfahren der Kaltpressung steht das Verfahren der zentralen Ölgewinnung gegenüber. Hierbei werden die Samen unter höheren Temperaturen gepresst und anschließend durch Lösungsmittel bei 80°C gelöst (Brysch 2008:40). Um das daraus gewonnene Öl, welches nicht aufbereitet werden muss, zu verwenden, gibt es speziell angefertigte Motoren oder umgerüstete Motoren (Geitmann 2005:66-67). Weitere Öle, die in Verbrennungsmotoren genutzt werden können, sind in anderen Regionen der Erde das Soja-, Palm-, oder Olivenöl. Dies ist davon abhängig, welche Frucht sich in einer bestimmten Region am leichtesten und am kostengünstigsten anbauen lässt. So besteht Pflanzenöl in Afrika überwiegend aus dem Jatropha – Strauch (Brysch 2008:39).

3.2.2 Biodiesel

Biodiesel ist die meist verbreitete und bekannteste Form der Biokraftstoffe (FNR o.J. b), weil er durch geringe chemische Aufbereitung (Umesterung) mit Hilfe von Methanol (Geitmann 2005:66) kompatibel mit den jetzigen Maschinen ist. So kann Biodiesel dem normalen Diesel zugeführt werden. Normalerweise besteht der Anteil des zugeführten Biodiesels aus 5% (B5). In Deutschland gibt es sogar reines Biodiesel (B100). Hierfür müssen allerdings Dieselfahrzeuge umgerüstet werden (Scheffran 2010:35). Pflanzenöle und tierische Fette bilden die Basis des Biodiesels. Überwiegend wird jedoch Biodiesel aus Raps gewonnen, indem der Raps in Ölmühlen gepresst wird. In diesem Fall wird Biodiesel als Rapsmethylester bezeichnet (Geitmann 2005:60).

3.2.3 Bioethanol

Bioethanol wird aus Pflanzen mit hohem Zucker- oder Stärkeanteil erzeugt. Beispiele dafür sind Zuckerrüben, Zuckerrohr, Kartoffeln, Getreide wie Winterweizen und Mais. Hergestellt werden sie durch Gärungsprozesse des Zuckers und der Stärke und anschließender Destillation (Flaig 1998:9). Interessant ist, dass Bioethanol als Ersatz für Ottokraftstoffe, wie Benzin oder Superkraftstoff genutzt werden kann. Ethanol wird jedoch nur dem Kraftstoff beigemischt. Zu einem Anteil von 5% kann es Benzin beigemischt werden (E5). So entspricht das Benzin immer noch seiner ursprünglichen Qualität, muss so nicht entsprechend gekennzeichnet und Motoren nicht umgerüstet werden (Brysch 2008:37-38).

3.2.4 Biomass–to–Liquid

Biomass–to–Liquid, auch als Synfuel oder Sunfuel bezeichnet, gehört zu den synthetisch hergestellten Kraftstoffen. Durch diese Art der Herstellung sind sie besonders anpassungsfähig, so dass Motoren nicht umgebaut werden müssen. Diese Designerkraftstoffe werden gezielt bearbeitet, um möglichst effizient zu sein. Zur Herstellung benötigte Rohstoffe sind Holz, sowie jede Energiepflanze und vor allem jeder Teil von ihr. Jedoch können auch pflanzliche Abfälle genutzt werden. Durch die sogenannte thermochemische Vergasung werden diese Stoffe in ein Synthesegas verwandelt. Schließlich werden bei der Gasreinigung schädliche Gase wie Schwefelverbindungen entfernt. Darauf folgt der Syntheseschritt, wobei entweder das Synthesegas in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt oder das Synthesegas zuerst in Menthol umgewandelt wird. Zuletzt muss es aufbereitet und veredelt werden, um als Kraftstoff genutzt werden zu können. Dieser Prozess ist noch sehr aufwendig, so dass Sunfuel begrenzt ist. Allerdings wird dieses Verfahren immer weiter entwickelt (FNR o.J. c).

4 Energiepflanzen - auf dem Weltmarkt gefragt?

4.1 Erneuerbare Energien im Wettbewerb

Trotz der anhaltenden Wirtschaftskrise sind erneuerbare Energien in Deutschland ein „stabiler Faktor“, so dass es im Jahr 2009 sogar zur Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien am gesamten Energieverbrauch kam. Waren es 2008 nur 9,3%, so waren es 2009 schon 10,1% (BMU 2010:3). Abbildung 1 aus 2010 zeigt die einzelnen Arten der erneuerbaren Energien an ihrem Gesamtanteil in 2009. Den größten Anteil nimmt die Energie gewonnen aus Biomasse mit 7% ein, gefolgt von Windenergie mit 1,6%. Es folgt Wasserkraft mit 0,8%. Die letzten 0,7% setzen sich aus den übrigen regenerativen Energien zusammen. Diese Anteile bilden zusammen die 10,1%.

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