Alternative Brennstoffe und nachwachsende Rohstoffe

Es gibt mittlerweile eine ganze Palette an nachwachsenden Rohstoffen. Als solche werden organische Stoffe bezeichnet, die pflanzlichen oder tierischen Ursprung haben und als Ganzes oder Teile davon der Industrie als Rohstoff oder Energieträger dienen können. Sozusagen das Gegenteil davon sind die fossilen Rohstoffe. Sie sind, anders als die nachwachsenden Rohstoffe, nicht oder nicht in einem nützlichen Zeitraum erneuerbar. Nachwachsende Rohstoffe ermöglichen zudem einen geschlossenen Kohlenstoffdioxidkreislauf. Das ist ein grosser Punkt in heutzutage aufkommenden Umweltproblemen, welchen mit der Nutzung von erneuerbaren beziehungsweise nachwachsenden Rohstoffen entgegengewirkt werden kann. Solche Umweltprobleme sind zum Beispiel riesige Abfallmengen oder der Treibhauseffekt. Ausserdem werden die fossilen Rohstoffe an vielen Ecken knapp, deshalb sind wir zum Teil auch gezwungen auf nachwachsende Rohstoffe umzusteigen.

Biotreibstoff

Pflanzenöle, wie zum Beispiel Rapsöl, bestehen hauptsächlich aus Triglyceriden. Das heisst, dass drei Fettsäuremoleküle an ein Glycerinmolekül gebunden sind. Wegen der Wechselwirkungen zwischen den Molekülen, haben diese Öle bei Raumtemperatur eine viel höhere Viskosität (das heisst, sie sind dickflüssiger), sowie höhere Siedetemperaturen und Flammpunkte als Diesel. Um aus diesen Ölen Diesel herstellen zu können, also Biodiesel, muss Rapsöl zum Beispiel durch eine sogenannte Umesterung verändert werden. Eine Umesterung ist eine chemische Reaktion, bei der ein Ester in einen anderen überführt wird. Danach ist der Biodiesel geeignet und nutzbar für herkömmliche Dieselmotoren.

Wird der Biodiesel genutzt, um ein Fahrzeug anzutreiben, stösst dieses $CO_2$ aus, welches von Pflanzen wie zum Beispiel auch dem Raps wieder aufgenommen werden kann. So schliesst sich der Biodiesel-Kreislauf.

Wasserstoff

Auch die Nutzung von Wasserstoff ist eine Möglichkeit auf dem Weg weg von fossilen Brennstoffen. Er kann, zum Teil zumindest, als Ersatz für Erdgas, Öl und Kohle genutzt werden. Wasserstoff ist ein flexibler und leicht transportierbarer Energieträger. Sofern bei dessen Herstellung beziehungsweise Gewinnung ebenfalls erneuerbare Energien verwendet werden, ist er klimafreundlich. Neben den Vorteilen, die das Klima betreffen, haben Wasserstofftechnologien auch das Potenzial für viele zukunftsfähige Arbeitsplätze.

Wasserstoff kann sehr vielseitig eingesetzt werden. Er kann zum Beispiel in der Stahlproduktion die Kohle ersetzen, nicht-klimaneutrale Gase in Gaskraftwerken ersetzen oder dort, wo der Einsatz von Elektro-Antrieben nicht sinnvoll oder gar unmöglich ist, für einen klimaschonenden Verkehr sorgen. Die Lagerung von Wasserstoff ist allerdings problematisch.

Methanhydrate

Methanhydrate sind weisse, feste, eisähnliche Verbindungen, die aus Methanmolekülen bestehen, welche in die Lücken der Eisstruktur von Wasser eingelagert werden. Die Wassermoleküle umschliessen die Methanmoleküle vollständig, weshalb von einer Einlagerungsverbindung gesprochen wird. Dieses Methaneis enthält grosse Mengen an Methan. Genauer kann ein Brocken von einem $dm^3$ , also einem Liter Methanhydrat, zirka 168 Liter Methan freisetzen.

Methanhydrate entstehen dort, wo ein hoher Druck und niedrige Temperaturen herrschen. Also am Boden und an den Kontinentalhängen von Ozeanen. Geschätzt werden die Vorkommen auf etwa $10^{13}$ Tonnen. Darin wäre mehr Kohlenstoff gebunden als weltweit in sämtlichen Vorräten fossiler Brennstoffe.

Chemie; Brennstoffe; 1. Sek / Bez / Real; Alternative Brennstoffe und nachwachsende Rohstoffe — 1. Eiskäfig
2. Methanmolekül
3. Wasserstoffbrücke
4. Wassermolekül

Damit ist Methanhydrat zwar im Gegensatz zum Biodiesel kein nachwachsender Rohstoff, jedoch im Moment noch mehr als in genügenden Mengen vorhanden. Ausserdem führt Methanhydrat als kohlenstoffarmer Brennstoff zu einem viel geringeren Ausstoss an Treibhausgasen als andere Brennstoffe.

Der Umgang mit Methanhydraten ist aber auch nicht nur unproblematisch, weil bei seiner Förderung aus den Ozeanen durch den Druckunterschied Methan unkontrolliert entweichen könnte. Methan ist ein noch schädlicheres Treibhausgas als Kohlenstoffdioxid und damit wäre die Verbesserung für die Umwelt, welche man mit dem Verwenden von Methanhydraten im Gegensatz zu anderen fossilen Brennstoffen erzielt, mehr als wieder zunichtegemacht.