Seit nunmehr vielen Jahren stellen die globale Erwärmung und der Klimawandel eine ernsthafte Gefahr für die Gesundheit unseres Planeten dar. In dem Versuch, nachhaltigere Kraftstoffquellen zu erzeugen, wurde Biokraftstoff entwickelt.

Anders als Benzin, mit dem wir alle vertraut sind, wird Biokraftstoff aus lebenden Organismen gewonnen. Außer Pflanzenmaterialien werden auch andere Substanzen wie Tierfett und Pflanzenöl verwendet. Sie werden üblicherweise in normalen Kraftstoff gemischt, um ein Produkt zu erschaffen, das weniger schädlich für unsere Umwelt ist.

Da die Welt beginnt, auf Biokraftstoff umzustellen, sehen sich Experten nun Hanf als mögliche Primärressource an. Immerhin ist er eine Pflanze, die nicht nur sehr anbaufreundlich ist, sondern auch mehrere Zwecke erfüllt.

Aber was hält die Menschheit von dem Umstieg auf Hanf-Biokraftstoff ab? Was sind die Hürden? Hat er auch Nachteile? Dieser Artikel soll all diese Fragen beantworten, während er auch weiter über Biokraftstoff aufklärt.

Was genau sind Biokraftstoffe?

Wie bereits erwähnt ist Biokraftstoff aus Pflanzen gewonnene Biomasse, also Pflanzen- oder Tiermaterial.

Biokraftstoffe werden in drei Hauptarten eingeteilt: erste, zweite und dritte Generation. Biokraftstoffe der ersten Generation werden aus Zucker und Stärke gewonnen. Sie werden mittels Destillation und Fermentation verarbeitet, um (hauptsächlich) Ethanol als Ergänzung für Benzin herzustellen.

Biokraftstoffe der zweiten Generation werden aus Holz, organischem Abfall und Biomasse-Nutzpflanzen erzeugt. Diese Materialien werden einer Vorbehandlung unterzogen und letztendlich ebenfalls in Ethanol umgewandelt.

Biokraftstoffe der dritten Generation stammen aus Algenöl. Nach der Extraktion wird das Öl zu Biodiesel umgewandelt.

Was genau sind Biokraftstoffe?

Biokraftstoffarten

Biokraftstoffe werden in zwei Hauptarten eingeteilt: Ethanol und Biodiesel. Aus Umweltsicht gelten beide als tragfähigere Option.

  • Ethanol

Falls Dir der Name bekannt vorkommt, liegt das daran, dass Ethanol einfach reiner Alkohol ist. Es ist dieselbe Verbindung wie in Deinem Lieblingsgetränk für Erwachsene, das Dich in einer Nacht schlechte Lebensentscheidungen treffen lässt.

Das vorwiegend aus Zuckerrohr und Getreide gewonnene Ethanol wird als brauchbarer Benzinzusatz erachtet. Die gebräuchlichste Ethanol-Mixtur ist E10, die aus 90% Benzin und 10% Ethanol besteht. Allerdings werden manche Fahrzeuge auch von E85 betrieben, der einen höheren Ethanol-Anteil enthält (zwischen 51% und 83%).

Der größte Vorteil der Nutzung von Ethanol ist seine Erneuerbarkeit. Der zweite wäre seine geringeren Treibhausgas-Emissionen, die 15% niedriger als bei normalem Treibstoff liegen.

Der Nachteil ist jedoch, dass er ebenfalls der Umwelt schadet. Zum einen kann der Anbau von Ethanol-Nutzpflanzen Bodenerosion verursachen. Gleichzeitig gehen die meisten Anbaumethoden mit giftigen Chemikalien einher, die die Wasserversorgung leicht verunreinigen können.

Ethanol
  • Biodiesel

Wie Du vielleicht von seinem Namen her erahnen kannst, ähnelt Biodiesel seinem auf Benzin basierendem Gegenstück. Der einzige Unterschied ist, dass er entweder aus Tierfett oder Pflanzenöl gewonnen wird. In der Tat nutzen manche Unternehmen von lokalen Restaurants bezogenes Speiseöl[1] und Fett, um Biodiesel herzustellen.

Wie bereits erwähnt, können auch Algen Biodiesel produzieren. Aber neuerdings untersuchen Wissenschaftler die Option von genetisch veränderten Nutzpflanzen[2] für die Biodiesel-Produktion.

Die häufigste Form von Biodiesel ist als B20 bekannt. Sie besteht aus 80% Rohbenzin und 20% Biodiesel und soll den CO₂-Ausstoß um 20% reduzieren.

Genau wie bei Ethanol ist das Großartige an Biodiesel, dass er erneuerbar ist. Und indem sie recycelte Bestandteile nutzen, minimieren Biodiesel-Firmen den Abfall sogar.

Der Nachteil jedoch ist, dass die Biodiesel-Produktion auf Nahrungspflanzen angewiesen ist und deshalb einen Anstieg der Lebensmittelkosten verursachen kann. Zudem muss der mögliche Anstieg von Rohstoffen für Algen und Bakterien berücksichtigt werden.

Und obwohl Biodiesel umweltfreundlicher ist, schadet auch er der Umwelt. Biodiesel enthält 10% oder mehr Distickstoffmonoxid, das die Bildung von Smog und saurem Regen verursacht.

Biodiesel

Wie können wir Biodiesel nutzen?

Die offensichtlichste Antwort würde lauten: für den Transport und als nachhaltigere Kraftstoffalternative. In kleinerem Maßstab kann Biodiesel zum Beispiel als Ersatz für Diesel auf Benzinbasis in Lkws eingesetzt werden. Dies wäre ein guter Anfang, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren.

Energieerzeugung

Es gibt aber auch andere Anwendungsgebiete für Biodiesel, wie zum Beispiel die Energieerzeugung. Wir könnten damit anfangen, herkömmliche Diesel-Generatoren abzuschaffen und sie durch mit Biodiesel betriebene Maschinen zu ersetzen.

Wärmeerzeugung

Biowärme ist eine viel genutzte Option für häusliche Heizungen. Statt fossilen Brennstoffen können wir uns für eine erneuerbare Energiequelle wie Biodiesel entscheiden.

Ersatz für fossile Brennstoffe

Apropos fossile Brennstoffe: Es wird ein Zeitpunkt kommen, an dem die Versorgung zur Neige geht. Biokraftstoffe können möglicherweise zu einer beständigeren und ökonomischeren Methode der Erzeugung und Bereitstellung von Energie werden.

Die ökonomischen Vorteile von Biokraftstoff

Lass uns zunächst die Ökonomie von Biokraftstoff eingehender betrachten, wie sie von der amerikanischen Umweltbehörde[3] (EPA) erklärt wird. Da Biokraftstoff aus erneuerbaren Rohstoffen gewonnen wird, sieht die EPA großes Potenzial für die Reduzierung der "unerwünschten Aspekte von fossilen Brennstoffen".

Der offensichtlichste Vorteil des Umstiegs auf Biokraftstoff ist seine Umweltauswirkung. Da er aus organischem Material gewonnen wird, nimmt er Kohlendioxid auf. Wird er in einem Motor verbrannt, wird das Kohlendioxid einfach wieder in die Atmosphäre freigesetzt. Dieses Recyclingmuster verursacht keinen Anstieg von CO₂, was wiederum den Beitrag zur globalen Erwärmung verringert.

Ein weiterer Vorteil von Biokraftstoff ist ein erhöhtes Einkommen von Bauernhöfen. Da ihre Produkte sehr gefragt sein werden, können Bauern mehr Geld verdienen.

Und weil Biokraftstoff lokal produziert werden kann, bedeutet dies weniger Unterbrechungen der Kraftstofflieferkette. Außerdem wird dies einen Rückgang der Nachfrage nach Brennstoff verursachen, was zu erschwinglicheren Preisen für die Verbraucher führt.

Die Biokraftstoff-Kontroverse

Biokraftstoff umgibt jedoch auch so manche Kontroverse. Eine Studie von 2016[4] legt nahe, dass Biokraftstoff möglicherweise eine Zunahme der CO₂-Emissionen anstatt der behaupteten Reduzierung verursachen könnte. Sie entdeckte ferner einige Treibhausgas-Emissionen bei der Verarbeitung sowohl des Rohmaterials als auch des Biokraftstoffs an sich.

Und das ist noch nicht alles. Laut anderen Ergebnissen emittiert Biokraftstoff wahrscheinlich ungefähr so viel Kohlendioxid wie normales Rohbenzin. Es wird auch behauptet, dass der Anbau von Getreide und Sojabohnen für die Biokraftstoff-Produktion möglicherweise eine Verdrängung von anderen Nutzpflanzen verursacht hat.

Biokraftstoffe haben ihre Vor- und Nachteile, aber wie fügt sich Hanf in dieses Bild ein?

Ist Hanf der zukunftsfähigste Biokraftstoff?

Da wir gerade von nachhaltigen, erneuerbaren Rohstoffen sprechen: Warum gehen wir nicht noch einen Schritt weiter? Hier kommen Hanf und das scheinbar riesige Potenzial seiner Biokraftstoff-Variante ins Spiel.

Der Autoindustrie ist Hanf nicht fremd. Große Automarken wie BMW, Ford, Mercedes und Volkswagen haben begonnen, die Nutzpflanze als Bestandteil von Innenausstattung wie Armaturenbrettern und Türverkleidungen zu verwenden.

Auch hinsichtlich des Antriebs des Fahrzeugs an sich gilt Hanf-Biokraftstoff als brauchbare Option. Aber ist er wirklich die zukunftsfähigste? Lass uns einen Blick darauf werfen, wie er im Vergleich zu den zwei Hauptarten von Biokraftstoff abschneidet.

Hanf-Ethanol

Hanf für die Ethanol-Produktion zu verwenden, reduziert das potenzielle Problem der Nutzung von zu vielen Nahrungsquellen wie Mais und Weizen. Letztendlich macht dies die Nahrungsproduktion effizienter, während es auch Störungen darin minimiert.

Gleichzeitig lässt sich Hanf viel einfacher anbauen als andere Nahrungspflanzen. Hanf ist wie Unkraut, das unter schlechteren Bedingungen gedeihen kann.

Hanf-Biodiesel

Hanf-Biodiesel besitzt gegenüber seinem Gegenstück mehrere Vorteile. Wie eine Studie von 2015[5] andeutet, ist er verglichen mit Biokraftstoff aus Sojabohnen und Rapssamen "viel sauberer".

Hanf-Biodiesel hat auch einen höheren Flammpunkt (die Temperatur, bei der er sich entzündet). Deswegen lässt er sich viel leichter lagern, transportieren und handhaben.

Die Vorteile von Hanf-Biokraftstoff

Außer den schon genannten hat Hanf-Biokraftstoff noch viele andere Vorteile. Der größte ist seine Fähigkeit, auf "Grenzertragsböden" (wie es fachsprachlich bezeichnet wird) wachsen zu können. Dies sind im Grunde Landstücke mit suboptimaler Bodenqualität, die meist von früheren Industrieprojekten verunreinigt wurden.

Einfach ausgedrückt: Hanf ist sehr pflegeleicht und soll sogar unter den ungünstigsten Bodenbedingungen gedeihen.

Wenn man sich für Hanf als Biokraftstoff entscheidet, gibt es aber noch andere Vorteile.

  • Minimaler Düngerbedarf

Die meisten Nutzpflanzen benötigen sehr viel Bodendünger, um gut zu wachsen. Das Problem ist, dass die meisten Dünger Schadstoffe enthalten, die letztendlich ins Grundwasser gelangen. Am Ende stören sie das marine Ökosystem, indem sie Fische töten und die Wasserversorgung verunreinigen.

Hanfpflanzen hingegen brauchen keine hohe Bodenfruchtbarkeit, weshalb sie auch ohne diese Chemikalien auskommen. Mit nur wenigen Nährstoffen können üppige Erträge erzielt werden.

  • Nährstoffe werden wieder dem Boden zugeführt

Hanf braucht nicht nur eine minimale Düngung, sondern wird diese Nährstoffe auch wieder dem Boden zuführen. Genau genommen werden während und nach seinem Wachstumszyklus etwa 70% wieder an den Boden zurückgegeben.

  • Geringer Wasserbedarf

Zudem wird nicht allzu viel Wasser benötigt, um Hanfpflanzen anzubauen. Man braucht 30 bis 40cm[6], um hohe Erträge zu produzieren.

Getreidepflanzen hingegen benötigen zirka 56cm Wasser[7], um zu wachsen – fast doppelt so viel.

Die Vorteile von Hanf-Biokraftstoff

  • Die ganze Pflanze kann genutzt werden

Dies ist einer der größten Vorteile der Nutzung von Hanf als Biokraftstoff. Jeder Teil der Pflanze kann genutzt werden.

Nachdem das Öl aus den Samen extrahiert wurde, können die übrig gebliebene Samenschale und das Samenmaterial für Tiernahrung verwendet werden. Mit den verbleibenden Fasern können Papier und andere Baumaterialien hergestellt werden.

  • Effiziente Festbrennstoffquelle

Weitere Forschung zeigt, wie Hanf verglichen mit seinen Gegenstücken eine viel effizientere Festbrennstoffquelle ist. Wie eine Studie aus dem Jahr 2011[8] nahelegt, war der angepasste Biomasse-Energieertrag 120% höher als der von Weizenstroh.

  • Hanf wächst schneller und üppiger

Hanfpflanzen gedeihen nicht nur unter nahezu allen Bodenbedingungen, sondern wachsen auch viel schneller. Bis zur Ernte dauert es maximal sechs Monate. Hanf kann bis zu 4,5m hoch werden und einen durchschnittlichen Flächenertrag von ~318kg produzieren.

Die Nachteile von Hanf als Biokraftstoff

Während die Nutzung von Hanf als Biokraftstoff Vorteile bietet, sollten auch die Nachteile erwähnt werden.

  • Ökonomische Nachteile

Ein Nachteil von Hanf-Biokraftstoff sind die Kosten. Weil die Produktion den zusätzlichen Schritt des Vorheizens erfordert, erweist sie sich im Vergleich zu der von Getreide und Zuckerrohr als kostspieliger.

  • Potenzielle Schwierigkeiten bei Landwirtschaft und Vertrieb

Ein riesiger Vorteil des Anbaus von Hanf ist, dass er sogar in unfruchtbarem Boden gedeihen kann, was das fruchtbare Land dem Anbau von Nahrung überlässt. Der Nachteil hierbei ist, dass unfruchtbares Land schwer zu bewirtschaften ist. Deshalb ist es viel schwieriger, für die Massenverarbeitung zu produzieren. Überdies kann es zu einem möglichen Anstieg der Kosten und sogar der Kohlendioxid-Emissionen führen.

Die Nachteile von Hanf als Biokraftstoff

  • Mögliche Abholzung

Die Massenproduktion von Hanf-Biokraftstoff würde bedeuten, dass mehr Hanfpflanzen geerntet werden müssen. Wenn aber keine angemessenen Regelungen eingeführt werden, könnte diese hohe Nachfrage zu einer möglichen Abholzung führen.

  • Weniger effizient als Benzin

Unabhängig von seiner Zusammensetzung ist Biodiesel an sich weniger effizient als Benzin. Gemäß einer Studie der Penn State University[9] kommt Biodiesel auf 117 000Btu im Vergleich zu den 131 000Btu von Benzin. Ein niedrigerer Btu-Wert bedeutet weniger Leistung und eine potenziell geringere Kraftstoffeinsparung.

  • Eine Debatte zwischen Nahrung und Treibstoff

Auch wenn Hanf auf Grenzertragsböden wachsen kann, kann er trotzdem in fruchtbarem Boden besser gedeihen. Dies könnte eine lange Diskussion darüber entfachen, ob Nahrung oder Hanf priorisiert werden sollte, was irgendwann problematisch werden könnte.

Braucht unsere Gesellschaft Biokraftstoff?

Mutter Natur ist durch jahrelange Kohlendioxid-Emissionen geschädigt. Wir als Gesellschaft könnten das Versprechen von Biokraftstoff als zukunftsfähige Option für nachhaltige Energie also gut gebrauchen.

Aber angesichts der Nachteile müssen angemessene Regulierungen eingeführt werden, bevor sich Hanf-Biokraftstoff global realisieren lässt.

External Resources:
  1. Biodiesel Production from Locally Sourced Restaurant Waste Cooking Oil and Grease https://pubs.acs.org
  2. Genetically engineered crops for biofuel production: regulatory perspectives - PubMed https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Economics of Biofuels https://www.epa.gov
  4. Carbon balance effects of U.S. biofuel production and use | SpringerLink https://link.springer.com
  5. Advantages and Challenges of Hemp Biodiesel Production https://www.diva-portal.org
  6. Industrial Hemp https://www.votehemp.com
  7. Forage and Food Crops http://extension.psu.edu
  8. Biomass and energy yield of industrial hemp grown for biogas and solid fuel - ScienceDirect http://www.sciencedirect.com
  9. Background for Economic Evaluation of Biofuel Use | EGEE 439: Alternative Fuels from Biomass Sources https://www.e-education.psu.edu
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