Biokraftstoff

Herstellung

Die herstellung von Wasserstoff benötigt Energie, die bei Biowasserstoff Entweder aus dem Rohstoffe als verdorbene Lebensmittel Biomasse oder aus Sonnenenergie stammte , dass von lebende Biomasse bei der Photosynthese absorbiert Wird. Zum anderen Wird das Element Wasserstoff benötigt. Of this stammen aus dem Rohstoffe als verdorbene Lebensmittel Wurden oder Biomasse als bestandteil Von dem Wasser BZW. Herstellungs- Erzeugungsprozess zugeführt.

Herstellung aus Biomasse

Die Erzeugung von Wasserstoff aus Biomasse kann organische und chemische Prozesse extrahieren:

Gärung

Im Labor-Maßstab Kann aus Energie reiche organische chen Organischen Verbindungen in der Biomasse (z. B. Kohlenhydrate , Fette , Proteine ) Durch vergärende Bakterien next to CO ₂ und oxidieren organische chen Organischen Verbindungen Auch H ₂ Gebildet waren. ^[1] Bei diesen Anaerobier Prozess Kann von der nur einen Teil der Bakterien in der Biomasse enthaltenen Energie erschlossen waren, da Sauerstoff als Oxidationsmittel STAND nicht zur verfügung. Der Kanns Gebildete Biowasserstoff SOMIT EINE Grossen Anteil der verbliebenen Energie Enthält.

Thermochemische Verarbeitung

In industriellem Maßstab Kann Biowasserstoff aus Biomasse (Holz, Stroh, Grasschnitt etc.) aber Auch aus sonstigen Bioenergieträgern ( Biogas , Bioethanol etc.) Durch thermochemische Verarbeitung (Verga Sung oder Pyrolyse) und anschließende oder direkte Dampfreformierung ( „Dampfreformierung“) waren Hergestellt. Das bei der Gebildete Verga Sung Synthesegas Besteht, je nach verwendetem Rohstoff, aus unterschiedlichen Anteilen Kohlendioxid (CO ₂ ), Kohlenmonoxid (CO), Methan (CH ₄), Wasserstoff und andere Komponenten. Bei der Dampfreformierung finden chemische Reaktionen statt, die Wasserstoff-Ausbeute erhohen könnten. ^[2]

{\ Anzeigeart \ mathrm {CH_ {4} + H_ {2} O \; {\ auf der rechten Pfeil {\ left arrow}} \; CO + 3 \ H_ {2}, \ \ Delta H = + 206,2kJ / mol}}

( Methan + Wasserdampf → Kohlenmonoxid + Wasserstoff , endotherm , andere Gleichungen denken auch)

{\ displaystyle \ mathrm {CO + H_ {2} O \; {\ überrichtiger Pfeil {\ linker Pfeil}} \; CO_ {2} + H_ {2}, \ \ \ \ Delta H = -41,2kJ / mol}}

( Shiftreaktion ; leicht exotherm )

die of this Elle Verfahren Wasserstoffherstellung kam in großen Maßstab bei der herstellung von Wasserstoff aus Erdgas zum Einsatz, z. B. zur herstellung von Ammoniak für Stickstoffdünger ( Haber-Bosch-Verfahren ).

B. Endprodukte im allgemeinen Anteil von 78%, Kohlenstoffdioxid und mineralische Asche . Zum Anfahren der Anlage konnte sich der Energietrack Synthesegas verwöhnen lassen. Anschließende soll der Prozess durch exotherme Reaktionen energetisch selbst verlangsamen. Die Wasserstoffherstellung auf Basis der thermochemischen Biomassevergasung befindet sich im Versuchsstadium. ^[3]

Vor- und Nachteile von Biostoff aus Biomasse

Die Nutzung von Biostoff wurde in Vor- und Nachteile gezeigt. Die Bewertung hängt davon ab, die verwöhnten Rohstoffe, das Herstellungsverfahren und die Art der Nutzung ab. ^[2] Erschwert wurde die Bewertung durch die fehlende praktische Umsetzung der Biostofferstofferzeugung.

Vorteile

Bei der Erzeugung einge von hydrogen Durch thermochemische Biomasseverarbeitung ( „Far-Sung“) Kann der Prozess so gesteuert waren, that Holzkohle-ähnliche Biokohle-Granulat anfällt, Welches, zusammen mit der angefallenen Mineral-Asche in Biomasse-Ackerflächen eingebracht, die Bodenfruchtbarkeit und das Wasserhalte- insbesondere von Vermögen sandigen Böden verbessert.

Gleichermaßen wird durch diese Methode der Kohlendioxid-Anteil der Atmosphäre verschoben. Ohne die Biokohle-Bodeneinbringung würde nur so viel CO ₂ freigesetzt werden, die bei der Bildung der Biomasse aufgenommen. Der Kohlenstoffkreislauf istgeschlossen und diese Energieart ist als naher Klima-neutral zu klassifizieren. Für stirbt Klimabilanz Ist allerdings korrekte Erstellung Einer Sämtlichen Fork Etten-Energie Aufwendungen und der Emission Gesamtprozess (Pflanzenanbau, Düngung, Verarbeitung, Transport etc.) zu berücksichtigen.

Wer schockiert ist, wurde von Biomasse-Bio-Wasserstoff regional abgesättigt.

Es wird Hintern Räuber Diskutiert, Welcher Modifikationsaufwand erforderlich Ich ist, um das Gasversorgungsnetz Für den Transport von Wasserstoff zu dem zu ertüchtigen Endverbrauchs-Set. Dabei ist zu berücksichtigen, Dass das von früher Kokereien Durch Kohle-Sung Verga erzeugte Stadtgas schon zu rund 60% aus hydrogen Dateien Hut.

Nachteile

Die Aufbereitung von Biomasse, Zwischenprodukten in der Herstellung und des Endprodukts ist aufwändig. Bei Gewinnung Rückführung von und aus den Biomasse in Nährstoffen verarbeiteten Formular von Mineral-Asche auf Anbauflächen sterben Können bestimmte Elemente , die zum beispiel Stickstoff und Schwefel gehen verloren. Diese müßten dann durch entsprechende Kunstdünger-Zugaben ersetzt werden. Diese Verfahren sind zur Zeit in Pilotanlagen erfolgreich eroffogreich. Der Grundstein für eine größere Demonstrationsanlage Der Blaue Turm Herten gewann 2009. Die gepflanzte Anlage soll 150 m³ Wasserstoff in der Stunde haben. ^[4] Die meisten Dellen ging Haupt Investor Solar Millennium Ende 2011 in Insolvenz, das Projekt Wurde aufgegeben.

Herstellung mit Biomasse

Zur herstellung Biowasserstoff-kann Auch lebende Biomasse (z. B. Cyanobakterien , Algen ) waren used. Bei Einigen Stoffwechselprozessen (z. B. Photo Synthesis , Stickstofffixierung ) Durch bestimmte Enzyme (z. B. Nitrogenasen , Hydrogenase ) hydrogen Kann entstehen. Unterscher waren als zwischen Sauerstoff und Anoxygener Photosynthese bekannt.

Sauerstoff Photosynthese

. Diejenigen typischen Photosynthese, z B. von und Landpflanzen Algae, Wird als Sauerstoff (sauerstoffbildend, siehe Oxygen Fotosynthe ) bezeichnet, dass das Produkt aus Wasserspaltung Sauerstoff freigesetzt Wird:

{\ Anzeigeart {\ begin {Matrix} \ mathrm {6 \; CO-, {2} + 12 V \; H_ {2} O \ quad {\ xrightarrow {h \ jetzt}} \; C_ {6} H_ {12} O_ {6} + 6 \; O- {2} + 6 \; H_ {2} O} \ qquad \ Delta H ^ = {0} + 2870 \ {\ frac {\ kJ mathrm {} {} \ {mathrm mol} }} \ end {array}}}

Brutto-Reaktionsgleichung für diese Sauerstoff Photosynthese

Zweck der Fotosynthese ist die Energiebereitstellung. Die Befreiung von energierischem Biowasserstoff ee jdoch einen Verlust von Energie. This proved thorn daur durse defined Umstanden auf:

• Cyanobakterien Ist in der Lage, Durch Nitrogenasen den wichtigen Nährstoff aus dem Stickstoff schwer zugänglichen Form N ₂ (z. B. in der Luft oder in Wasser gelöst vorliegend) in biologisch zugänglichen umzuwandeln Organischen Verbindungen. Basis ist diese Reaktion der Stickstofffixierung:

{\ Anzeigeart \ mathrm {N_ {2} + 8 \ H ^ {+} + 8 \ e ^ {-} \ Lunge rechts Pfeil 2 \ NH_ H_ {3} + {2} \}}

Diese Elektronendonoren (e ^– ) und Protonen (H ⁺ ) Kann aus der photosynthetischen Wasserspaltung von parallel betriebenen, sauerstoffbildenden Photosynthese Stämmen. Das Produkt BZW. Produktgas enthält ebenso Sauerstoff wie Wasserstoff.

• Grünalgen betrifft auch Fälle, die die Photosynthese mit Sauerstoff versorgen. Unter bestimmten umständen , die Energie bei der photosynthetischen Wasserspaltung bereitgestellten waren reiche Electron nicht von zur Reduktion Kohlendioxid used, Sondern in Einer Art Leerlaufreaktion mit Protone (aus dem umgebenden wässrigen Phase) zu Wasserstoffmolekülen umgesetzt. This von Dehydrogenasen katalysierte Reaktion Wird beispielsweise induziert in Abwesenheit von Sauerstoff. ^[1] [5]

Das aufgenommene Sonnenenergie so schnell und wird nicht zunächst in Gespeichert Biomass, Sondern Kann umgewandelt wurden direkt in Wasserstoff. Es wird versucht, in Wasserstoffbioreaktoren diesen Prozess zu machen. ^[6]

Anoxygen Photosynthese

Bei der anoxygenen Photosynthese Können aus organischen chen Substrate oder reduzierten Schwefelverbindungen Durch phototrophe Bakterien unter verwendung der Sonnenenergie H ₂ und CO ₂ oder oxidierte Schwefelverbindungen wurden Gebildet. ^[7]

Vor- und Nachteile von Biostoff aus Sonnenenergie

Die Herstellung von Biostoffstoffen unter dem Einfluss von Sonnenenergie. Vollständig von der Herstellung aus Biomasse. Somit sind auch andere Vor- und Nachteile gegeben.

In Algenreaktoren bzw. Photobioreaktor kultivierte , Photosynthese betreffend Algen finden sich in der energetischen Produktivität pro Fläche als Pflanzen. Mit der photosynthetischen Erzeugung von Wasserstoff wurde die Sonnenenergie sofort vonEndeenergieträger weggenommen. Umgekehrt könnte sich Biomasse (Holz, Bioethanol, Biodiesel , Biogas etc.) theoretisch verfestigen .

Das Kultivierung von Algen Baktrien und ist mit Hohen Investitions- und Betriebskosten Verbunden. Ein Kommerzielle Erzeugung einge von hydrogen Profilierung mittels Biomasse ist derzeit nicht gegeben. ^[8] Das Stoffwechselprozess, bei Denen hydrogen Erzeugt Wird, in der Natur Treten nur in geringem Maße oder unter bedingungen besondere (Stresssituationen) auf. Eine Übersetzung von Labor-auf Produktionsbedingungen ist bis jetzt nicht absegbar.

Kosten

Nach Einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovations Forschung liegt die Kosten ( „ohne Fabrikationskosten Transport“) für mit allothermer Wirbelschichtvergasung erzeugtem Bio-Wasserstoff bei ca. 59,0 EUR / GJ H2 (7,1 Euro BZW. / kg H2) spezifischen ; die bei der Erzeugung einge vergärungsbasierten Anlagen mit spezifischer entstehenden Ladungen liegen between 76,1EUR / GJ H2 (BZW. 9,1 EUR / kg H 2) und 54,2EUR / GJ H2 (BZW. 6,5 EUR / kg H2).

Vergleichen mit Benzin auf Masse-Basis

Nimm Mann Leicht stirbt Mit dem „Zapfsäulenpreis“ von Benzin [1] (Standplatz Januar 2015) von ca. 1,20 EUR pro Liter (1,6 EUR / kg Benzin), so ist hydrogen mindestens Bio-4a 5,6-mal teurer als Benzin.

Vergleich mit Benzin auf Brennwert-Basis

Wasserstoff hat einen Brennwert von ca. 142 MJ / kg. Brennwertbezogen sind die Herstellungskosten von Bio-Wasserstoff zwien

4,5 ct / MJ und 6,4 ct / MJ. Benzin Hut einen Brennwert von 43 MJ / kg hatte Kosten von 2,7 ct / MJ (Stand Januar 2015) entspicht. Brennwertbezogen ist Wasserstoff mindestens 1,6 bis 2,37-mal Teurer als Benzin.

Vergleich mit Benzin auf km-Basis

Für 100 km Fahrleistung mit Einer Benzin-Großraumlimousine gefallen (Stand- Januar 2015), ca. 7,44 Euro der Handhabung. Ein vergleichbares Brennstoffzellenfahrzeug verbraucht gegenwärtig etwa 0.970 kg H2 / 100 km, war Bio-Wasserstoffkosten von – bis 6,30 EUR 8,82 EUR pro 100 km Wegeleistung entspräche. [2]

Perspektive

Die Verfahren zur Herstellung von Biostoff sind in der Entwicklung oder in Prototypen nicht erwähnt. Praktische Erfahrungen im großtechnischen Einsatz fehlen noch. Die Sanierung von Wasserstoff aus Biomasse steht im Wettbewerb zur Biomasseverflüssigung . Die gewonnene Kraftstoffe haben als Energieträger eine höhere Energiedichte und sind einfacher handhabbar. ^[9] Eine abschließende Betrachtung ist z. Nichte möglich.

Siehe auch

• Erneuerbare Energien
• Wasserstoffbioreaktor
• Wasserstoffherstellung
• Wasserstoffwirtschaft
• Liste der Wasserstofftechnologien

Einzelstunden

1. ↑ ^{Hochspringen nach:a b} Biowerkstoff.de , private Informationsseite von Röbbe Wünschschers (Hochschule Mittweida), aufgeraufen am 30. November 2009.
2. ↑ ^{Hochspringen nach:a b} Wasserstoff aus Biomasse , Gülzower Fachgespräche, Band 25, (PDF, 6,3 MB) Herausgegeben von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe , 2006.
3. Hochspringen↑ TU Wien, 30. September 2013: Energie aus Holz – Endlich umweltfreundliche Wasserstoffproduktion , auflaufen 8. Oktober 2013.
4. Hochspringen↑ Der Blaue Turm (Quelle: Wasserstoff-Kompetenz-Zentrum Herten).
5. Hochspringen↑ – „Lichtgetriebene Wasserstoffproduktion mit“ lebendem „Katalysator“ , Artikel zu Einem BMBF -Projekt auf www.innovations-report.de.
6. Hochspringen↑ – www.biotechnologie.de , Informationsseite des BMBF, abgerungen am 30. November 2009.
7. Hochspringen↑ BioWasserstoff. ( Memento vom 17. Mai 2008 im Internet Archiv ) Universität Köln, vom OT Autor Robbe Wünschiers zur verfügung Gestellt (Version vom 18. Juli 2007, abgerufen 15. Juli 2008), Auch über abrufbar Perspektive aufBiowasserstoff.de , privater Information Seite von Robbe Wünschers (Hochschule Mittweida), Version vom 15. Januar 2010, abgelaufen am 31. August 2014.
8. Hochspringen↑ – Nachricht von Umweltbundesamt zur nutzung von Mikroalge ( Memento vom 21. Juli 2009 im Internet Archiv ) Letzte Aktualisierung am 16. März 2009 aufgerufen am 4. Dezember 2009.
9. Hochspringen↑ Ulf Bossel, Theorie und Praxis,April 2006: Hydrogen verlorene Energie keine Probleme , aufgerufen 24. September 2014