Verfahren

Zur Gewinnung von Bioethanol werden die in den Pflanzen enthaltenen Kohlenhydrate oder Stärke mit Hilfe von Enzymen oder Hefepilzen zu Alkohol vergoren. Für die Produktion von Bioethanol aus zucker- und stärkehaltigen Pflanzen gibt es seit geraumer Zeit gängige Verfahren.

Aktuelle Forschungen beschäftigen sich mit Herstellungsverfahren, bei denen die Effizienz noch weiter gesteigert werden soll. Innovationen werden im Bereich zellulosehaltiger Pflanzenbestandteile erwartet, für deren Umwandlung in Bioethanol derzeit noch zu viel Biomasse, Energie und kostspielige Enzyme eingesetzt werden müssen. Ziel ist es, die als Abfall- oder Reststoff eingestufte Biomasse für die Produktion zu nutzen. Dafür wird intensive Forschung und Entwicklung betrieben. In Deutschland gibt es seit 2012 in Bayern eine Demontrationsanlage für die Herstellung von Zellulose-Ethanol aus Weizen- und Maisstroh.

1. Gewinnung des Ausgangsstoffes
Für die Weiterverarbeitung wird die Biomasse vorbehandelt:

• Die Kohlenhydrate in stärke- und zellulosehaltige Pflanzen müssen erst enzymatisch aufgeschlossen werden. Dafür werden die Pflanzen zerkleinert und mit Verflüssigungs- und Verzuckerungsenzymen die Kohlenhydrate abgetrennt.
• Bei zuckerhaltigen Pflanzen wird unter Zugabe von Wasser der sogenannte Rohsaft abgetrennt.

Ausgangsstoff ist dann die Maische bei stärkehaltigen Pflanzen wie Getreide. Bei Zuckerrüben oder Zuckerrohr sind Ausgangsstoffe der Dick- oder Dünnsaft sowie Melasse.

2. Zugabe von Hefe und/oder Bakterien (Fermentation)
Die alkoholische Gärung ist die Umwandlung von Kohlenhydraten zu Alkohol und Kohlendioxid durch die Enzyme von Mikroorganismen oder Hefen. Die Rohstoffe werden durch die Hefen fermentiert bis die erwünschte Alkoholkonzentzration erreicht ist.

3. Destillation, Rektifikation, Kondensation, Entwässerung
Nach dem Gärprozess werden durch eine erste Destillation ein Ethanol-Wasser-Gemisch (Ethylalkohol) und ein vom Alkohol befreiter Rückstand (Schlempe) voneinander getrennt. Die Schlempe ist ein wichtiges Nebenprodukt des Destillationsvorgangs. Für einen höheren Reinheitsgrad des Alkohols werden mehrere Destillationsschritte hintereinander geschaltet, die Rektifikation. Bei diesem thermischen Trennverfahren wird der leichter in Gasform übergehende Alkohol durch Verdampfung vom Wasser getrennt. Der Dampf wird anschließend kondensiert. Um für Kraftstoffanwendungen geeignetes Bioethnaol zu erhalten, muss dem Ethylalkohol das Wasser entzogen werden, dies ist die Absolutierung. Dafür wird er mit einem Molekularsieb gereinigt, so dass Ethanol mit einem Reinheitsgrad von über 99 Grad entsteht, denn damit Alkohol mit Benzin dauerhaft vermischt bleibt, werden Reinheiten zwischen 99,5 und 99,9 Prozent benötigt.

Rückblick
Die Herstellung von neutralem Grundalkohol durch Destillation von Rohspiritus war in Deutschland um das Jahr 1850 technisch ausgereift. 1860 verwendete Nikolaus August Otto in den Prototypen seines Verbrennungsmotors Ethanol als Kraftstoff. Auch Henry Ford glaubte an Ethanol als Kraftstoff der Zukunft und konzipierte rund 50 Jahre später sein legendäres T-Modell mit Ethanolantrieb. In Deutschland wurde Ethanol in Form von ETBE (Ethyl-Tertiär-Butylether) bereits seit 1925 als Mittel zur Erhöhung der Klopffestigkeit des Motors eingesetzt. Ethanol wurde schon immer zu unterschiedlichen hohen Anteilen dem Benzin beigemischt. 1968 zum Beispiel startete die Marke "Aral" Werbung für E15. Zum Werbefilm auf Youtube.