Biodiesel

Biodiesel
Biodieselprobe
Andere Namen	Fettsäuremethylester (FAME), „Fettsäuren, C16–18- und C18-ungesättigt, Methylester“
Kurzbeschreibung	Kraftstoff für selbstzündende Kolbenmotoren (Dieselkraftstoffe), Lösungsmittel
Herkunft	biosynthetisch
CAS-Nummer	67762-38-3
Eigenschaften
Aggregatzustand	flüssig
Viskosität	7,5 mm²/s (bei 20 °C
Dichte	(0,875 … 0,885) kg/L (bei 20 °C)
Heizwert	37 MJ/kg
Brennwert	40 MJ/kg
Cetanzahl	54–56 CZ
Schmelzbereich	−10 °C
Siedebereich	etwa (176 … unbestimmt) °C
Flammpunkt	180 °C
Zündtemperatur	circa 250 °C
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze	H: keine H-Sätze
	P: keine P-Sätze
EU-Gefahrstoffkennzeichnung keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze	R: keine R-Sätze
	S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Biodiesel (seltener Agrodiesel, chemisch Fettsäuremethylester) ist ein Kraftstoff, der in der Verwendung dem mineralischen Dieselkraftstoff gleichkommt. Die chemische Industrie gewinnt Biodiesel durch Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Fetten und Ölen mit Methanol.

Biodiesel mischt sich mit Petrodiesel in jedem Verhältnis. Viele Länder verwenden daher Biodiesel als Blendkomponente für herkömmlichen Diesel. Seit 2009 wird in Deutschland herkömmlichem Diesel bis zu 7 % Biodiesel beigemischt, an Tankstellen als B7 gekennzeichnet. Durch den Rückgang der steuerlichen Förderung seit Januar 2013 sank der Absatz von Biodiesel als Reinkraftstoff in Deutschland erheblich.

Biodiesel weist gegenüber Diesel auf Mineralölbasis weniger Emissionen auf, wobei die Rohemissionen von Stickoxiden höher liegen. Er wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen, ist biologisch abbaubar und weist gute Schmiereigenschaften auf, was beim Einsatz von schwefelarmen Diesel von Vorteil ist.

Die gesellschaftliche Akzeptanz eines flächendeckenden Einsatzes erfordert, dass die eingesetzten Rohstoffe nachhaltig bereitgestellt werden und in keine Nutzungskonkurrenz mit der Nahrungs- und Futtermittelproduktion geraten.

Geschichte

Rudolf Diesel (1883)

Die Herstellung von Biodiesel durch Umesterung von pflanzlichen Ölen mit Methanol von beschrieben E. Duffy und J. Patrick bereits 1853, Jahre bevor Rudolf Diesel den Dieselmotor entwickelte. Als Zielprodukt galt das bei der Umesterung freiwerdende Glycerin, das als Grundstoff für die Herstellung von Glycerinseife diente.

Über den Einsatz von reinen Pflanzenölkraftstoff für Dieselmotoren berichtete Rudolf Diesel im Rahmen der Weltausstellung im Jahr 1900 auf einem Vortrag vor der Institution of Mechanical Engineers of Great Britain:

„Auf der Pariser Weltausstellung 1900 wurde ein kleiner Dieselmotor des Herstellers Otto gezeigt, der auf Anforderung der französischen Regierung auf Arachidöl (einem aus Erdnüssen gewonnenen Öl) lief, und er arbeitete so problemlos, dass nur sehr wenige Leute darauf aufmerksam wurden. Der Motor war für den Gebrauch von Mineralöl konstruiert und arbeitete dann ohne Änderungen mit Pflanzenöl.“

– Rudolf Diesel

Die Yamato wurde teilweise mit Sojaöl betrieben

Viele Nationen untersuchten den Einsatz von reinen Pflanzenölen als Motorkraftstoff während des Zweiten Weltkriegs. Belgien, Frankreich, Italien, das Vereinigtes Königreich, Portugal, Deutschland, Brasilien, Argentinien, Japan und China testeten und verwendeten Pflanzenöle als Dieselersatz. Brasilien limitierte etwa die Ausfuhr von Rapsöl, China nutzte Tungöl als Kraftstoffersatz. Die japanische Marine betrieb eines ihrer größten Schlachtschiffe, die Yamato, wegen Kraftstoffknappheit teilweise mit raffiniertem Sojaöl.

Der Einsatz von reinen Pflanzenölen führte auf Grund der gegenüber Diesel höheren Viskosität zu motortechnischen Problemen, wie verminderter Kraftstoffzerstäubung, die erhöhte Rußablagerungen verursachten. Wissenschaftler und Ingenieure untersuchten verschiedene technische Lösungsansätze zur Reduktion der Viskosität wie das vorherige Erwärmen des Kraftstoffs, die Mischung des Pflanzenöls mit anderen Kraftstoffen, die Pyrolyse, das Emulgieren und die Umesterung, die schließlich zum Biodiesel führte.

Die Arbeiten des Belgiers G. Chavanne, der am 31. August 1937 das belgisches Patent 422,877 zur Umesterung von Pflanzenölen mit Ethanol und Methanol anmeldete um deren Eigenschaften zur Nutzung als Motorkraftstoff zu verbessern, lösten die erstmalige Nutzung von Biodiesel als Kraftstoff im Straßenverkehr aus. Belgische Verkehrsbetriebe testeten 1938 erfolgreich ein nach diesem Verfahren erzeugten Biodiesel auf Palmölbasis beim Betrieb einer Buslinie zwischen Brüssel und Leuven.

Im Zuge der Ölkrise der 1970er Jahre geriet die Nutzung von Pflanzenölen als Kraftstoff wieder in den Fokus. Untersuchungen zur Produktion und Verwendung von Biodiesel fanden in den 1970er Jahren in Brasilien und Südafrika statt. Im Jahr 1983 wurde der Prozess für die Produktion von Biodiesel in Kraftstoffqualität international veröffentlicht. Das Unternehmen Gaskoks in Österreich errichtete 1989 die erste kommerzielle Biodieselanlage in Europa mit einer Jahreskapazität von 30.000 Tonnen pro Jahr nach einem südafrikanischen Patent. Seit den 1990er Jahren bauten Investitoren viele Biodieselanlagen in Europa und bereits im Jahr 1998 führten 21 europäische Staaten kommerzielle Biodieselprojekte durch. Als erster Staat in den Vereinigten Staaten führte der US-Bundesstaat Minnesota im September 2005 eine Beimischungspflicht von 2 % Biodiesel zum regulären Diesel ein. Seit Mai 2012 gilt dort eine zehnprozentige Beimischungspflicht; bis 2015 ist die Anhebung auf 20 % geplant.

Deutschland regelt den Einsatz von Biodiesel über die Beimischungsverpflichtung laut Biokraftstoffquotengesetz und über Kraftstoffnormen. Ab 2007 galt in Deutschland eine Beimischungspflicht von 4,4 % Biodiesel zu herkömmlichem Diesel, seit 2009 wird gemäß der Kraftstoff-Norm EN 590 herkömmlichem Diesel bis zu 7 % Biodiesel, beigemischt. Im Jahr 2010 betrug der Verbrauch in Deutschland 3,255 Millionen Tonnen Biodiesel.

Im Zuge der politischen Bemühungen um die Senkung des Kohlenstoffdioxidausstoßes führten zahlreiche weitere Länder eine Beimischung ein oder planen dies. Die Europäischen Union verbrauchte im Jahr 2010 insgesamt 11,255 Millionen Tonnen Biodiesel. Die größten Verbraucher waren neben Deutschland Frankreich mit 2,536 Millionen Tonnen und Spanien mit 1,716 Millionen Tonnen.

Nomenklatur

Nach EN 14214 ist FAME für Fettsäuremethylester (englisch: Fatty Acid Methyl Ester) die übergreifende Abkürzung aller Methylester auf Basis von Pflanzen- und Tierölen. Je nach Art des verwendeten Pflanzenöls wird unterschieden in PME für Palmölmethylester, wobei Fahrzeughandbüchern der 1990er Jahre die Abkürzung PME auch für Pflanzenöl-Methyl-Ester verwenden, RME, Rapsölmethylester, auch Rapsmethylester oder Rapsdiesel genannt, Sonnenblumenmethylester und SME für Sojaölmethylester. Daneben sind Methylester auf Basis von Altfetten und Tierfetten erhältlich, etwa AME, Altfettmethylester, und FME, Tierfettmethylester.

Biodieselblends mit mineralischen Diesel werden mit einem B und einer Zahl von 1 bis 99 bezeichnet, wobei die Zahl den prozentualen Anteil von Biodiesel im Blend angibt. B100 ist nach dieser Nomenklatur die Bezeichnung für reinen Biodiesel.

Diesel ist ein Deonym nach Rudolf Diesel, das Präfix Bio weist nicht auf eine Herkunft aus ökologischer Landwirtschaft hin, sondern auf den pflanzlichen Ursprung im Gegensatz zu Mineralöl. Teilweise wird deswegen der Begriff Agrodiesel verwendet, wobei eine Verwechslungsgefahr mit dem Begriff Agrardiesel besteht. Dieser bezeichnet Diesel, der in landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Arbeitsmaschinen verwendet wird.

Biodiesel gilt als alternativer Kraftstoff der ersten Generation, für die nur das Öl, der Zucker oder die Stärke der Frucht verwendet wird. Bei Kraftstoffen der zweiten Generation wird die vollständige Pflanze verwendet.

Herstellung

Pflanzliche und tierische Fette und Öle sind Ester des Glycerins mit unverzweigten, gesättigten und ungesättigten Monocarbonsäuren, den Fettsäuren. Die Umesterung dieser Triglyceride mit Methanol, also der Ersatz des dreiwertigen Alkohols Glycerins durch den einwertigen Alkohol Methanol, ist der gebräuchlichste Prozess zur Herstellung von Biodiesel. Der Einsatz von Methanol erfolgt hauptsächlich aus Kostengründen, technisch eignen sich auch andere einwertige Alkohole wie Ethanol, Propanole und Butanole zur Herstellung von Biodiesel. In Brasilien wird die Umesterung etwa mit dem in großen Mengen verfügbaren Bioethanol vorgenommen. Die Fettsäurebutylester weisen einen tieferen Stockpunkt auf, was besonders beim Einsatz von tierischen Fetten von Vorteil ist.

Die Umesterung wird durch Säuren und Basen katalysiert, wobei sich durch Basenkatalyse höhere Reaktionsgeschwindigkeiten erzielen lassen. Nach der Umesterung folgen als weitere Prozessschritte die Abtrennung von Glycerin und überschüssigem Methanol sowie die Aufarbeitung der Nebenprodukte wie die Reinigung des Glycerins. Die Wiedergewinnung von Einsatzstoffen erfolgt durch Destillation des überschüssigen Methanols und Rückführung von Restmengen nicht veresterter Fettsäuren.

Schematische Darstellung des Herstellungsprozesses

Rohstoffe

Verschiedene Sojabohnensorten

Als Rohstoff für die Herstellung von Biodiesel eignen sich alle pflanzlichen und tierischen Fette und Öle. Die pflanzlichen Öle werden aus Ölsaaten oder anderen ölhaltigen Teilen von Pflanzen gewonnen. Je nach Klima, Niederschlagsmenge und Sonneneinstrahlung werden verschiedene Öle als Rohstoff bevorzugt.

In Europa wird vorwiegend Rapsöl verwendet, das aus dem Samen von Raps (Brassica napus oleifera) gewonnen wird. Dieser weist einen Ölgehalt von 40 bis 45 % auf. Die im Rapsöl vorliegenden Fettsäuren weisen eine enge Kohlenstoffkettenverteilung sowie einen konstanten Sättigungsgrad auf. Die Gewinnung des Öls erfolgt in Ölmühlen durch Pressen des Rapssamens, als Koppelprodukte fallen Rapsextraktionsschrot oder Rapskuchen für die Futtermittelindustrie an. In Deutschland betrug die Menge an so gewonnenen eiweißhaltigen Tierfutter im Jahr 2012 etwa 3,2 Millionen Tonnen, womit rund 37,6 % des deutschen Bedarfs gedeckt werden.

In Nordamerika stellt Sojaöl den Hauptrohstoff dar, nur ein geringer Teil des Biodiesels wird dort aus Rapsöl produziert. Palmöl ist der Hauptrohstoff für Biodiesel in Südostasien, ergänzend wird dort Kokosöl verwendet. Hinzu kommen geringe Mengen aufbereiteter Pflanzenölreste und in Mitteleuropa Tierfette. Viele weitere Pflanzenöle wurden untersucht und für die Biodieselproduktion eingesetzt, wie Rizinusöl, Sonnenblumenöl und Jatrophaöl.

Der im Jahr 2012 in Deutschland produzierte Biodiesel bestand zu 84,7 % aus Rapsöl, zu 10,7 % aus Altspeise- und Tierfetten und zu 3 % aus Sojaöl. Palmöl wurde in Deutschland nur zu 1,6 % verarbeitet. Die Rohstoffe oder deren Mischungen sind so zu wählen, dass die Spezifikationen nach der europäischen Norm EN 14214 beziehungsweise der amerikanischen ASTM D 6751 Norm eingehalten werden.

Das für die Umesterung notwendige Methanol ist eine organische Grundchemikalie und ein großtechnisch hergestellter Alkohol. Die technische Herstellung von Methanol erfolgt ausschließlich in katalytischen Verfahren aus Synthesegas. Das zur Methanolherstellung notwendige Synthesegas kann durch Kohlevergasung aus fossilen Rohstoffen wie Kohle, Braunkohle und Erdölfraktionen oder durch Dampfreformierung oder partielle Oxidation von Erdgas gewonnen werden.

Umesterung

Kalottenmodell von Linolsäuremethylester, einem typischen Bestandteil des Biodiesels

Im Jahr 2012 wurden weltweit etwa 20 Millionen Tonnen Biodiesel hergestellt, entsprechend einer Deckung von etwa 1 % des jährlichen Kraftstoffverbrauchs. Die Herstellung des Biodiesels erfolgt in Batch- oder kontinuierlichen Reaktoren unter saurer oder basischer Katalyse. Die allgemeine Reaktionsgleichung zur Herstellung von Biodiesel lautet:

Der erste Schritt der Herstellung beinhaltet die Umesterung unter Mischung der Methanol-, Katalysator- und Ölphase. Die Lösung wird für mehrere Stunden bei Temperaturen zwischen 50 und 70 °C gehalten um die Reaktion zu vervollständigen. Nach der Beendigung der Reaktion liegt das Gemisch in zwei Phasen vor. Die leichtere Phase enthält Biodiesel mit Beimengungen von Methanol, die schwerere Phase hauptsächlich Glycerin, überschüssiges Methanol und Nebenprodukte wie freie und neutralisierte Fettsäuren sowie Wasser.

Die Biodieselphase wird abgetrennt und in weiteren Schritten gewaschen um Spuren von Lauge sowie das Methanol zu entfernen und schließlich durch Destillation getrocknet. Die gebildete Glycerinphase muss ebenfalls vor einer weiteren Verwendung gereinigt werden, das überschüssige Methanol wird zurückgewonnen. Die neutralisierte Fettsäure bildet eine Seife. Diese erschwert die Phasentrennung durch Bildung einer Emulsion und muss sauer gestellt werden unter Bildung freier Fettsäuren.

$\mathrm{\ CH_3(CH_m)_nCO_2Na\ +\ H^+\longrightarrow\ CH_3(CH_m)_nCOOH\ +\ Na^+}$

Die Umesterung kann sauer oder basisch katalysiert werden, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit bei basischer Katalyse höher ist als bei der säurekatalysierten. Beim Einsatz von Rohstoffe mit einem geringen Gehalt an freien Fettsäuren werden in der technischen Praxis basische Katalysatoren bevorzugt. Als basischer Katalysator eignet sich besonders Natriummethanolat (NaOCH₃) oder andere Methanolate, die in Methanol gelöst verwendet werden.

Das Methanolat greift einen Carbonylkohlenstoff des Triglycerids nucleophill unter Bildung eines tetraedrischen Übergangszustands an. Unter Freisetzung des Glycerinats bildet sich der Methylester. Das Glycerinat reagiert mit dem im Überschuss vorhandenen Methanol weiter zu Glycerin und Methanolat. Die Reaktionsschritte sind zwar prinzipiell reversibel, durch die Unlöslichkeit des Glycerins in der Methylesterphase wird die Reaktion durch Phasentrennung jedoch auf die Seite des Methylesters verschoben.

Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid eignen sich weniger als Katalysator, da bei der Reaktion mit freien Fettsäuren oder Methanol Wasser freigesetzt wird. Das Wasser reagiert mit dem Zielprodukt Fettsäuremethylester zu freier Säure und Methanol, daher sollte auch der Rohstoff nur geringe Mengen an freiem Wasser enthalten.

$\mathrm{\ CH_3(CH_m)_nCO_2CH_3\ +\ H_2O\longrightarrow\ CH_3(CH_m)_nCOOH\ +\ CH_3OH}$

Rohstoffe mit einem hohen Gehalt an freien Fettsäuren, die mit einem basischen Katalysator und Bildung von Seife reagieren, werden mit sauren Katalysatoren wie Schwefelsäure oder Toluensulfonsäure verestert.

Das Methanol wird über das stöchiometrische Verhältnis von Pflanzenöl zu Alkohol hinaus zugegeben, um die Reaktion auf die Seite des Methylesters zu verschieben. In der Praxis hat sich ein etwa zweifacher stöchiometrischer Überschuss von Methanol als geeignet erwiesen. Als Zwischenprodukte bilden sich teilumgeesterte Mono- und Diglyceride, die zum Teil im Biodiesel verbleiben.

Moderne Biodieselanlagen haben eine Produktionskapazität von rund 100.000 bis 200.000 Tonnen pro Jahr.

Alternative Technologien und Rohstoffe

Samen von Jatropha curcas

Die Schwerpunkte der Forschung liegen im Bereich Rohmaterialien, Katalyse und Verfahrenstechnik. Da sich alle Fette und Öle als Rohstoffe für die Biodieselherstellung verwenden lassen, wurden zahlreiche neue Fett- und Ölquellen untersucht. So fallen jährlich etwa 10.000 Tonnen Alligatorfett an, die oft als Abfall entsorgt werden. Ein daraus hergestellter Biodiesel erfüllt die amerikanische Biodieselnorm. Auch Abfallfette aus der Hühnerverarbeitung können zu Biodiesel verarbeitet werden.

Es bestehen große Erwartungen an Pflanzen wie Jatropha, die sich bei hohen Ölanteilen in Gebieten anbauen lassen, die ansonsten landwirtschaftlich schwer nutzbar sind und daher keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion darstellen. Auch Algen sind auf Grund der hohen Flächenausbeuten interessant, wobei die Gewinnung der Lipide, etwa durch Extraktion, energieaufwendig ist.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Veränderung der chemischen Struktur von Biodiesel durch Alkenmetathese, um die Siedekurve von Biodiesel dem von Diesel anzupassen. Der im Motoröl enthaltene Biodiesel dampft auf Grund seiner höheren Siedetemperatur nicht ab und kann Polymere bilden, die sich als Ölschlamm ablagern. Durch Metathese kann das Siedeverhalten von Biodiesel so verändert werden, dass dieser leichter aus dem Motoröl ausdampfen kann.

Ein Nachteil der derzeitigen Biodieselpoduktio n durch Umesterung ist die Verwendung homogener Katalysatoren, deren Abtrennung vom Endprodukt aufwendig ist und weitere Produktionsschritte erfordert. Daher wurde der Einsatz heterogener Katalysatoren, die sich leicht vom Endprodukt abtrennen laasen, eingehend untersucht. Der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten als Katalysatorsystem wurde ebenfalls untersucht.

Eine katalysatorfreie Alternative ohne Einsatz von Kalilauge bietet die Umesterung mit überkritischem Methanol in einem kontinuierlichen Prozess. In diesem Prozess bilden Öl und Methanol eine homogene Phase und reagieren spontan und schnell. Der Prozess ist unempfindlich gegenüber Wasserspuren im Rohmaterial und freie Fettsäuren werden zu Biodiesel verestert. Weiterhin entfällt der Schritt des Auswaschens des Katalysators. Der Prozess erfordert Anlagen für hohe Drücke und Temperaturen, der Gesamtenergieverbrauch ist vergleichbar mit dem herkömmlichen Prozess, da mehrere Prozessschritte entfallen. Ein Vorteil ist unter anderem der geringere Wasserverbrauch.

Die Intensivierung des Mischprozesses der schlecht mischbaren Öl- und Methanolphasen durch Einsatz von Ultraschall wurde vielfach untersucht. Dadurch wurde die Reaktionszeit verkürzt und die Reaktionstemperatur herabgesetzt. Um die Mischbarkeit der Öl-, Methanol- und Katalysatorphase zu erhöhen, wurden Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran in großen Überschüssen von Methanol eingesetzt. Dadurch gelang es, bei einer Umsetzungsrate von mehr als 98 % die Reaktionszeit signifikant zu verkürzen. Dieses Verfahren erfordert als zusätzlichen Schritt die Abtrennung des leichtentzündlichen Lösungsmittels.

Ein weiterer Forschungszweig konzentriert sich auf die mikrobielle Produktion von Biodiesel, wobei Mikroorganismen wie Mikroalgen, Bakterien, Pilze und Hefen verwendet werden. Als Rohstoffe dient etwa Hemizellulose, ein Hauptbestandteil pflanzlicher Biomasse.

Enzyme katalysieren ebenfalls die Umesterung von Ölen mit Methanol. Dieses Verfahren erlaubt die Veresterung freier Fettsäuren neben der Umesterung des Öle.

Eigenschaften

Biodieselprobe auf Basis von Sojaöl

Biodiesel ist je nach verwendetem Rohmaterial eine gelbe bis dunkelbraune, mit Wasser kaum mischbare Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt und niedrigem Dampfdruck. Im Vergleich zu regulärem Diesel ist er schwefelärmer und enthält weder Benzol noch andere Aromaten. Im Gegensatz zum Dieselkraftstoff ist Biodiesel unter anderem wegen des höheren Flammpunktes kein Gefahrgut und trägt deshalb keine UN-Nummer. Die Schmiereigenschaften von Rapsmethylester sind besser als von mineralischem Diesel, wodurch sich der Verschleiß der Einspritzmechaniken vermindert.

Das Europäische Komitee für Normung hat im Jahr 2003 für Biodiesel (Fettsäuremethylester – FAME) die Norm EN 14214 festgelegt. Diese wurde im Jahr 2010 in einer neuen Fassung vorgelegt. Damit werden Grenzwerte unter anderem für die chemische Zusammensetzung, der Gehalt an anorganischen Bestandteilen wie Wasser, Phosphor oder Alkalimetallen, die Gesamtverschmutzung sowie physikalische Parameter wie die Dichte oder die Viskosität des Biodiesels definiert. Weiterhin sind über die Norm wichtige motortechnische Parameter wie die Oxidationsstabilität, der Cold Filter Plugging Point, die Cetanzahl und der Cloud Point festgelegt. Biodiesel, der aus reinem Soja- oder Palmöl hergestellt wurde, kann die Norm EN 14214 bislang nicht erfüllen, im Gegensatz zu der in den Vereinigten Staaten von Amerika für Biodiesel gültigen Norm ASTM D 6751.

Chemische Zusammensetzung

Die EN 14214 legt den Gehalt an Fettsäuremethylestern, einem Maß für den Grad der Umesterung, die Reinheit und die Qualität des Biodiesels auf mindestens 96,5 % (mol/mol) fest. Der Gehalt an Fettsäuremethylestern wird nach EN 14103 mittels Gaschromatographie bestimmt. Mittels derselben Methode wird auch der Gehalt an Linolensäure, einer mehrfach ungesättigte Fettsäure, bestimmt. Der Anteil an ungesättigten Fettsäuren wird außerdem über die Iodzahl ermittelt. Nach EN 14214 ist der Anteil an ungesättigten Fettsäuren auf 120 Gramm Iod pro 100 Gramm Biodiesel limitiert. Der Anteil an ungesättigten Fettsäuremethylestern und strukturelle Merkmale wie die Kettenlängenverteilung der Fettsäuremethylester sind mit Kraftstoffeigenschaften wie der Cetanzahl und der Oxidationsstabilität verbunden.

Freie Fettsäuren im Biodiesel verursachen Korrosion und bilden mit basischen Komponenten wie Alkali-oder Erdalkalisalzen Seifen. Diese können zu Verklebung und Verstopfung von Filtern führen. Der Anteil der freien Fettsäuren wird über die Säurezahl nach EN 14104 bestimmt, wobei der obere Grenzwert 0,5 Milligramm Kaliumhydroxid pro Gramm Biodiesel beträgt. Der Anteil an Partial- und Triglyceriden ist ein Maß für den Grad der Umesterung, deren Konzentration durch die Reaktionsführung beeinflusst wird. Der Anteil an Triglyceriden ist gewöhnlich am niedrigsten, gefolgt von Di- und Monoglyceriden. Nach EN 14214 darf Biodiesel maximal 0,80 % (mol/mol) Monoglyceride enthalten, die Konzentration an Di- und Triglyceriden sollte unterhalb von 0,2 % (mol/mol) liegen. Der Gehalt am freien Glycerin sollte kleiner als 0,02 % (mol/mol) sein.

Anorganische Bestandteile

Der Schwefelgehalt von Biodiesel darf einen Grenzwert von 10 ppm nicht überschreiten. Kraftstoffe, die einen Schwefelgehalt von weniger als 10 ppm aufweisen, gelten per Definition als schwefelfrei.

Der Wassergehalt von Biodiesel wird mittels Karl-Fischer-Titration gemäß EN ISO 12937 bestimmt. Da Biodiesel hygroskopisch ist, steigt der Wassergehalt mit dem Transport und der Lagerdauer an. Biodiesel sollte nicht mehr als 300 ppm Wasser enthalten. Das Wasser reagiert mit dem Methylestern unter Freisetzung von Methanol und Fettsäuren.

Der Gehalt der Alkalimetalle Natrium und Kalium wird mittels EN 14538 bestimmt und sollte in Summe einen Wert von 5 ppm nicht überschreiten. Die Metalle stammen aus dem basischen Katalysator des Herstellungsprozesses. Die Erdalkalimetalle Calcium und Magnesium stammen aus dem für den Waschprozess der Herstellung verwendetem Wasser. Der Grenzwert liegt in Summe ebenfalls bei 5 ppm. Die Prüfung erfolgt gemäß EN 14538.

Der nach EN 14107 bestimmte Phosphorgehalt darf laut EN 12214 einen Wert von 4 ppm im Biodiesel nicht überschreiten. Der Phosphor stammt hauptsächlich aus natürlich im Pflanzenöl vorkommenden Phospholipiden.

Die Gesamtverschmutzung, ein Maß für den Anteil an nicht filtergängigen Partikeln, wird nach EN 12662 bestimmt und muss unterhalb von 24 ppm liegen. Zur Bestimmung wird der Biodiesel filtriert und der Filterkuchen gewogen.

Physikalische und anwendungsspezifische Eigenschaften

Der Flammpunkt liegt über 130 °C und ist damit signifikant höher als bei regulärem Diesel. Als unterer Grenzwert sind 101 °C festgelegt. Die Dichte, der Quotient aus der Masse und dem Volumen eines Stoffes, liegt für Biodiesel bei 0,88 g/cm³, wobei die Spezifikationsunter- und Obergrenzen bei 0,86 und 0,9 g/cm³ liegen. Die Viskosität ist vergleichbar mit der von Diesel. Sie wird bestimmt nach EN 3104 und muss bei 40 °C zwischen 3,5 und 5 mm²/s liegen.

Die Oxidationsstabilität ist eine Kenngröße für die chemische Stabilität des Biodiesels während der Lagerung. Oxidative Abbauprodukte können zu Ablagerungen an den Einspritzpumpen oder zum Filterversatz führen. Die Oxidation des Biodiesels erfolgt durch Luftsauerstoff, der in Radikalreaktionen mit ungesättigten Fettsäuren reagiert und zu Folge- und Abbauprodukten wie Aldehyden, Ketonen, Peroxiden und niedermolekularen Carbonsäuren führt. Die Oxidationsstabilität wird durch die Induktionszeit definiert. Dabei wird eine Biodieselprobe im Luftstrom mehrere Stunden auf einer Temperatur von 110 °C gehalten. Die organischen Bestandteile des Luftstroms werden in Wasser absorbiert, wobei die Leitfähigkeit des Absorbats gemessen wird. Ein auftretender Knickpunkt in der Leitfähigkeitkurve wird als Induktionszeit bezeichnet. Diese muss laut Norm kleiner als 6 h sein.

Der Cloudpoint bezeichnet eine Kälteeigenschaft von Dieselkraftstoff und Heizöl. Er bezeichnet die Temperatur in Grad Celsius, bei der sich in einem blanken, flüssigen Produkt beim Abkühlen unter definierten Prüfbedingungen die ersten temperaturbedingten Trübungen bilden. Die Grenzwerte der Spezifikation sind abhängig von der Jahreszeit und liegen zwischen -0,6 und 7,4 °C. Der Cloud Point von Biodiesel hängt vom eingesetzten Rohmaterial ab und kann ohne Zusatz von Additiven zwischen etwa -10 °C für Rapsmethylester und +16 °C bei Tierfettmethylestern.

Der Temperaturgrenzwert der Filtrierbarkeit (englisch Cold Filter Plugging Point, CFPP) ist die Temperatur, bei der ein Prüffilter unter definierten Bedingungen durch auskristallisierte Stoffe verstopft und somit ein Maß für die Verwendbarkeit bei Kälte ist. Er wird nach der Methode EN 116 bestimmt. Der Parameter lässt sich durch Zusatz geeigneter Additive beeinflussen. Die Grenzwerte sind jahreszeitabhängig und liegen im Winter bei -20 °C und im Sommer bei 7,9 °C.

Ein wichtiger motortechnischer Parameter ist die Cetanzahl von Biodiesel. Diese ist eine dimensionslose Kennzahl zur Beschreibung der Zündwilligkeit. Dabei wird die Zündwilligkeit im Vergleich mit einem Gemisch von Cetan, einer älteren Bezeichnung für n-Hexadecan, und 1-Methylnaphthalin getestet, wobei der Volumenanteil von Cetan im Vergleichsgemisch der Cetanzahl entspricht. Sowohl die Norm ASTM D 6751 als auch EN 14214 erfordern zur Bestimmung der Cetanzahl einen speziellen Motor oder ein Einzylinder-CFR-Prüfverfahren. Die untere Grenze der Cetanzahl von Biodiesel liegt nach EN 14241 bei 51.

Verwendung

Biodiesel für Mercedes 300D

Der Verkehrssektor verbrauchte im Jahr 2005 in Deutschland etwa 20 % der Gesamtenergie, wovon wiederum 80 % auf den Straßenverkehr entfielen. Biodiesel hatte mit 70 % im Jahr 2011 den größten Anteil an erneuerbaren Energien im Verkehrssektor.

Straßenverkehr

Kleine Anteile von Biodiesel als Beimischung in herkömmlichem Diesel können von herkömmlichen Kraftfahrzeugmotoren problemlos genutzt werden. Ab dem 1. Januar 2007 galt in Deutschland eine Biokraftstoffquote von 5 %, ab 2009 ist eine Quote von 7 % Biodiesel gesetzlich gefordert und wird von den Mineralölgesellschaften umgesetzt. Eine technische Freigabe der Kraftfahrzeughersteller ist hierfür nicht erforderlich.

Für höhere Beimischungen und reinen Biodieselbetrieb muss der Motor biodieselfest sein, belegbar durch technische Freigaben der Fahrzeughersteller. Die mit dem Kraftstoff in Berührung kommenden Kunststoffteile, wie Schläuche und Dichtungen, müssen beständig gegenüber Biodiesel sein. Biodiesel hat gute Lösungsmitteleigenschaften und kann daher im Dieselbetrieb entstandene Ablagerungen aus Tank und Leitungen lösen, die den Kraftstofffilter verstopfen können. Wird ein nicht biodieseltaugliches Fahrzeug mit Biodiesel betrieben, so kann dieser in kurzer Zeit die kraftstoffführenden Schläuche und Dichtungen zersetzen, wobei Dichtungen in der Einspritzanlage und Zylinderkopfdichtungen betroffen sein können.

Ein Problem stellt der Biodeseleintrag ins Motoröl dar. Wie bei Normaldieselbetrieb gelangt unverbrannter Biodiesel an die Zylinderwand und damit in den Schmierkreislauf. Reiner Dieselkraftstoff beginnt bei circa 55 °C zu verdampfen. Erreicht das Motoröl im Fahrbetrieb diese Temperatur, verdampft der herkömmliche Diesel aus dem Motoröl und wird über die Kurbelgehäuseentlüftung der Ansaugluft beigemengt und verbrannt. Da Rapsmethylester erst ab etwa 130 °C zu verdampfen beginnt und das Motoröl diese Temperatur nicht erreicht, reichert sich Biodiesel im Motoröl an. Durch höhere örtliche Temperaturen im Schmierkreislauf zersetzt sich der Biodieselanteil allmählich unter Verkokung und Polymerisation), was zu festen oder schleimartigen Rückständen führt. Dies und die Verschlechterungen der Schmiereigenschaften bei hohen Biodieselkonzentration im Motoröl kann zu erhöhtem Motorverschleiß führen, weswegen der Biodieselbetrieb kürzere Ölwechselintervalle erfordert. Der Betrieb mit Biodiesel kann für moderne Abgasnachbehandlungssysteme problematisch sein, da die im Biodiesel vorhandenen Spuren von Anorganika zu Ablagerungen führen und diese Systeme schädigen können.

Der Energiegehalt von Diesel liegt etwa bei 36 MJ/l, während Biodiesel einen Energiegehalt von 33 MJ/l aufweist. Wegen der geringeren Energiedichte können beim Einsatz von Biodiesel Leistungseinbußen von etwa 5 bis 10 % oder ein ebenso erhöhter Kraftstoffverbrauch auftreten.

Der geringe Aromaten- und Schwefelgehalt von Biodiesel reduziert den Ausstoß von Schwefeldioxid und Partikeln. Im Vergleich zu Dieselkraftstoff wird eine Reduktion der Emissionen von Kohlenwasserstoffen, Kohlenstoffmonoxid und Feinstaub gefunden. Dies wird vor allem auf den Sauerstoffgehalt von Biodiesel zurückgeführt. So wurde gefunden, dass die Emissionsrate für Kohlenwasserstoff wie 2,2,4-Trimethylpentan, Toluol, Xylolen sowie für Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe beim Einsatz von Biodiesel und Blends um bis zu 90 % reduziert wurde. Die Reduktion bei sauerstoffhaltigen Komponenten wie Formaldehyd oder Acetaldehyd lag bei 23 bis 67 %, wobei die Ergebnisse nicht eindeutig sind. Es wurde eine signifikante Abhängigkeit vom Anteil ungesättigter Fettsäuren im Biodiesel auf die Emissionscharakteristik festgestellt. Die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen von Blends wie B20 lag 61 % unter der von Diesel.

Demgegenüber wird in den meisten Studien über erhöhte Emissionen von Stickstoffoxiden berichtet. Neben biodieselspezifischen Faktoren wie der verwendeten Rohstoffquelle hängt das Maß der Stickoxidemissionen von motortechnischen Faktoren wie Einspritzzeitpunkt, Zündverzug oder der adiabatischen Flammentemperatur ab. Moderne Motoren mit optimierter Einspritztechnik oder Abgasrückführung sowie fortschrittliche Katalysatorsysteme reduzieren die Stickoxidemissionen erheblich. Moderne Fahrzeuge erfüllen beim Betrieb mit Biodieselblends wie B7 die Emissionsstandards für Dieselmotoren. Eine Verringerung der Rohemissionen kann durch Systeme wie NOx-Speicherkatalysatoren oder eine SCR-Systeme erfolgen.

Für Biodiesel zugelassene Motoren mit Common-Rail-Technologie können die Einspritzzeit und -menge über einen Sensor optimieren, der dem Motormanagement Informationen vermittelt, welcher Kraftstoff oder welches Kraftstoffgemisch eingesetzt wird. So wird es möglich, unabhängig vom verwendeten Kraftstoff und dessen Mischungsverhältnis die Abgasnormen einzuhalten. Es wurden verschiedene Sensorsysteme auf spektroskopischer Basis oder als Leitfähigkeitsdetektor für die Detektion des Biodieselanteils im Kraftstoff erprobt.

Eine Untersuchung der Darmstädter Materialprüfungsanstalt hat gezeigt, dass Korrosionsschutzschichten wie Verzinkung von Biodiesel angegriffen werden können. Kritisch war hierbei, dass Biodiesel leicht hygroskopisch wirkt und bei einem eventuellen Wassergehalt durch Esterhydrolyse freie Fettsäuren entstehen, die den pH-Wert senken und korrosiv wirken können. Durch eine Beimischung konventionellen Diesels wird dieser Effekt vollständig verhindert.

Schienenverkehr

Distribution von Biodiesel mittels Schienenverkehr

Eine Lok der Virgin Voyager Gesellschaft (Zug-Nr. 220007 Thames Voyager) von Richard Branson wurde zur Verwendung eines 20-prozentigen Biodieselgemisches umgebaut. Ein weiterer Zug, der während der Sommermonate auf einer Mischung mit 25 % Biodiesel auf Rapsölbasis laufen soll, wurde in östlichen Teil des US-Bundesstaates Washington eingesetzt.

Die gesamte Flotte der Prignitzer Eisenbahn GmbH fährt seit 2004 mit Biodiesel. Vorher wurde mit Pflanzenöl gefahren, welches mit den neuen Triebwagen nicht mehr genutzt werden konnte.

Schifffahrt

Die „Earthrace“ in Hamburg

Die Verwendung von Biodiesel statt herkömmlichen Diesel für die Berufsschifffahrt oder Wassersportaktivitäten auf Binnengewässern, die als Trinkwasserspeicher dienen, verringert wegen der schnellen biologischen Abbaubarkeit die Gefahr einer Trinkwasserverschmutzung. So wird das Ausflugsschiff Sir Walter Scott auf dem Loch Katrine in Schottland mit Biodiesel betrieben, damit bei einem möglichen Unfall die aus diesem See gespeiste Trinkwasserversorgung von Glasgow nicht durch Kontamination mit Kohlenwasserstoffen gefährdet ist, wie dies bei Diesel der Fall wäre. Für den Bodensee soll untersucht werden, ob sich Biodiesel als alternativer Kraftstoff einsetzen lässt. Damit ließe sich ein wesentlicher Beitrag für den Gewässerschutz des Bodensees erreichen. Auch das Umweltbundesamt empfiehlt die Verwendung von Biodiesel als Kraftstoff in Sportbooten unter Aspekten des Gewässerschutzes.

Um die generelle Einsatzfähigkeit von Biodiesel in der Schifffahrt zu demonstrieren, wurde der Trimaran Earthrace entwickelt. Dieser wurde ausschließlich von Biodiesel angetrieben und umrundete im Jahr 2008 die Erde in 60 Tagen, 23 Stunden und 49 Minuten.

Luftverkehr

Der Einsatz von Biodiesel im Luftverkehr befindet sich noch in der Entwicklung, der Betrieb von Verkehrsflugzeugen mit niedrigen Konzentrationen von Biodiesel in Mischungen mit Kerosin scheint ohne wesentliche Änderung am Flugzeug, der Flughafeninfrastruktur oder beim Flugbetrieb technisch machbar zu sein. Die Luftfahrtindustrie verbrauchte etwa 216 Millionen Tonnen Kerosin im Jahr 2011. Damit könnte die weltweit hergestellte Biodieselmenge etwa 7 % des Verbrauchs ersetzen. Die Firma Green Flight International führte die ersten Flüge durch, bei denen für den Großteil der Strecke reines Biodiesel zum Einsatz kam: 2007 mit dem Kurzstreckenjet Aero L-29 Delfin in Nevada, im folgenden Jahr etwa 4.000 Kilometer quer durch die Vereinigten Staaten.

Bisherige Versuche mit Verkehrsmaschinen vom Typ Boeing 747 verwenden Biodiesel in Mischung mit fossilem Kerosin. Mit einer Biokraftstoff-Beimischung von 20 % fand im Februar 2008 ein Testflug der Fluggesellschaft Virgin Atlantic von London Heathrow Airport nach Amsterdam statt, im Dezember 2008 führte Air New Zealand von Auckland aus einen Testflug durch, bei der ein Triebwerk von einer Mischung aus Flugzeugbenzin und 50 % Biokraftstoff aus Jatrophaöl angetrieben wurde. Der Einsatz von Biodiesel bei Bodenfahrzeugen und Flugzeugen würde außerdem die Partikelemmissionen auf Flughäfen reduzieren.

Heizöl

Biodiesel kann im Prinzip als Bioheizöl verwendet werden, wobei auf Grund der guten Lösungsmitteleigenschaften hohe Anforderungen an die chemische Beständigkeit der verwendeten Heizanlagenkomponenten gestellt werden. Anders als bislang bei Kraftstoffen kann Biodiesel als Heizölersatz keine Steuerermäßigung in vergleichbarer Höhe aufweisen, da Heizöl ohnehin geringer besteuert wird. Heizöl mit einer Beimischung von 5 bis 20 % Biodiesel ist in Deutschland seit 2008 auf dem Markt und kann aufgrund geeigneter Additive einfach im Heizungsmarkt eingesetzt werden.

Politische Vorgaben

Die Europäische Union ist, besonders im Verkehrsbereich, abhängig von auf Mineralöl basierenden Kraftstoffen. Bereits seit der Ölkrise in den 1970er Jahren nahm die allgemeine Besorgtheit über die Abhängigkeit von Rohölimporten zu. Die Berichterstattung über die globale Erwärmung, besonders seit der Klimakonferenz in Kyoto, regte zudem vielseitige Diskussionen über den Einfluss von Kohlenstoffdioxidemissionen auf das Klima an.

Europäische Union

Die Nutzung von Biodiesel in der EU wird über politische Maßnahmen mit dem grundlegenden Ziel des vermehrten Einsatzes erneuerbarer Energiequellen gesteuert. Diese Politik verfolgt die EU aus ökologischen Gründen wie der Reduktion von Treibhausgasen und der Verminderung lokaler Umweltbelastungen durch Abgasemissionen, der Schaffung von Arbeitsplätzen und damit Einkommen und um einen Beitrag zu einer sicheren Energieversorgung zu leisten. Aus diesen Gründen legte die Europäische Kommission im Jahre 1997 ein Weißbuch vor, in dem das Ziel einer Verdoppelung des Anteils erneuerbarer Energien am gesamten Primärenergieverbrauch bis zum Jahre 2010 auf 12 % formuliert wurde. In einem im Jahr 2000 herausgegebenen Grünbuch legte die Kommission weiterhin eine Strategie für eine europäische Energieversorgungssicherheit fest. Mit ihrer Biokraftstofftrichtlinie gab die Europäische Union einen Stufenzeitplan für die zu erreichenden Ziele bei der Deckung des Kraftstoffverbrauchs durch Biokraftstoffe vor. Alle Mitgliedsstaaten sollten ihren Kraftstoffverbrauch im Verkehrssektor bis zum Jahr 2005 zu 2 % mit Biokraftstoffen abdecken. Ab 2010 sollten es 5,75 %, bis 2020 sollten es 10 % sein. Dies konnte durch Verwendung von Biotreibstoffen in Reinform, als Beimischung oder durch Einsatz anderer erneuerbarer Energien erfolgen. Diese Richtlinie enthielt eine Ermächtigung der Mitgliedsstaaten, die Besteuerung von Biokraftstoffen in Hinblick auf deren Ökobilanz anzupassen. Daraufhin begann eine intensive Diskussion über die Ökobilanzierung von Biodiesel in Deutschland und auf europäischer Ebene. Die Internationale Organisation für Normung publizierte die dazugehörige Methodik in der Norm ISO 14044, die den Standard für eine ISO-konforme Ökobilanzierung darstellt.

Des Weiteren wurde am 27. Oktober 2003 die Energiesteuerrichtlinie in Kraft gesetzt. Die Energiesteuerrichtlinie ist die rechtliche Basis für die nationalen Verordnungen und Gesetze in Bezug auf Steuervergünstigungen für Biokraftstoffe. Die Richtlinie war nur sechs Jahre gültig, konnte aber bei Bedarf zeitlich ausgedehnt werden. Den Mitgliedsstaaten wurde eine freie steuerliche Gestaltung zugesichert, solange die umweltpolitischen Ziele erreicht wurden. Die Mitgliedsstaaten rapportierten den Fortschritt an die Europäische Kommission, die wiederum an das Europäische Parlament berichtete.

Im Rahmen einer Politik zur Förderung erneuerbarer Energiequellen legte die Europäische Kommission im Jahr 2005 ein Aktionsplan für Biomasse vor mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit, die nachhaltige Entwicklung und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und um die Abhängigkeit Europas von Energieeinfuhren zu verringern. Der Aktionsplan wurde im Jahr 2006 durch eine Strategie der Europäischen Union für Biokraftstoffe ergänzt. Die Strategie diente der Förderung von Biokraftstoffen in der EU und in Entwicklungsländern, wobei die Erforschung von Biokraftstoffen der zweiten Generation einbezogen wurde.

Die Erneuerbare-Energien-Richtlinie vom 23. April 2009 ersetzte die Biokraftstoffrichtlinie und hob diese auf. Mit dieser Richtlinie legten die Mitgliedstaaten der Europäischen Union verbindlich den bis zum Jahr 2020 zu erreichende Anteil von erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch fest. Als Ziel soll bis zu diesem Jahr der Anteil von erneuerbaren Energien bei mindestens 20 % liegen.Vorlage:Zukunft/In mehr als 5 Jahren

Ein kontrovers diskutiertes Thema ist der Einfluss der der indirekten Landnutzungsänderung (englisch: indirect Land Use Change (impacts of biofuels), iLUC). Sie bezeichnet den Effekt, dass die Anpflanzung von Biomasse, etwa zur Palmölgewinnung für Biodiesel, eine Flächennutzung für die Nahrungs- oder Futtermittelproduktion verdrängt. Im Jahr 2011 forderte eine Studie des International Food Policy Research Institute (IFPRI) eine Verschärfung der Berechnung der Klimabilanz unter Berücksichtigung der indirekten Landnutzungsänderung. Der Modellansatz des IFPRI beruht auf komplexen ökonometrischen Gleichgewichten, andere Modellansätze führen zu anderen Ergebnissen. Bei Biodiesel liegt die Bandbreite der berechneten zusätzlichen Emissionen zwischen 1 und 1434 gCO₂/MJ. Die meisten Modelle führen jedoch zu dem Schluss, dass die Einbeziehung der indirekten Landnutzungsänderung in der Ökobilanz gegenüber den bisherigen Berechnungen zu erhöhten Emissionen führt.

Deutschland

Steuerliche Begünstigung führte zu niedrigen Biodieselpreisen (Preise Stand 2006)

Deutschland verpflichtete sich bereits im Jahr 1997 im Rahmen des Kyoto-Protokolls seine Emissionen in der ersten Verpflichtungsperiode von 2008 bis 2012 gegenüber 1990 um durchschnittlich 5,2 % zu reduzieren, etwa durch die Förderung von nachwachsenden Rohstoffen für energetische Zwecke. Vor dem Jahr 2003 wurden reine Biokraftstoffe wie Pflanzenöl oder Biodiesel gar nicht oder nur geringfügig durch die Mineralölsteuer belastet. Eine Änderung des Mineralölsteuergesetzes stellte zum 1. Januar 2004 Biodiesel formal dem Petrodiesel gleich, der Steueranteil auf Biodiesel betrug zunächst 0 Cent pro Liter. Ab 2003 führte der Gesetzgeber die Beimischungspflicht ein, der Beimischungsanteil von 5 % wurde ebenfalls steuerbegünstigt. Viele, vor allem gewerbliche Verkehrsteilnehmer, zogen einen wirtschaftlichen Vorteil aus dieser Regelung, der Marktanteil für Biodiesel stieg in der Folge stark an. Die daraus resultierenden Steuerausfälle führten in der Folge zur Reduzierung der steuerlichen Vorteile und zur Formulierung von erweiterten gesetzlichen Beimischungsquoten um die Ziele bezüglich der Reduktion von Treibhausgasen einzuhalten.

Das 2006 vom Bundestag verabschiedete Biokraftstoffquotengesetz schrieb vor, dass der Anteil an Biokraftstoffen bis 2010 auf 6,75 % und bis 2015 auf 8 % steigen sollte. Durch das Gesetz zur Änderung der Förderung von Biokraftstoffen vom 15. Juli 2009 wurde beschlossen, diese Quote 2009 bei 5,25 % zu belassen und ab 2010 bei 6,25 % einzufrieren. Bereits seit 2004 durfte herkömmlicher Mineralöldiesel mit bis zu 5 % Biodiesel vermischt werden, seit Februar 2009 erlaubte eine neue Dieselnorm die Beimischung von bis zu 7 %. Seit dem 1. Januar 2011 wird der Anteil von Biodiesel, der aus Altspeisefetten und tierische Altfetten hergestellt wurde, gegenüber dem Anteil von Raps-, Soja- oder Palmölmethylester doppelt gewichtet auf die Biokraftstoffquote angerechnet.

Der Bundestag verabschiedete am 29. Juni 2006 das Energiesteuergesetz, das die schrittweise Besteuerung von Biodiesel und Pflanzenöl-Kraftstoff vorsah. Für beide Stoffe galt ab 2012 der volle Mineralölsteuersatz. Reiner Biodiesel wurde ab August 2006 mit neun Cent pro Liter besteuert, eine jährliche Erhöhung um sechs Cent war im Energiesteuergesetz verankert. Dies führte zu einem deutlichen Absinken des Biodieselanteils am Diesel-Gesamtbedarfsvolumen. Deswegen wurde im Juni 2009 das Energiesteuergesetz geändert. Es war weiterhin eine jährliche Erhöhung vorgesehen, jedoch grief der volle Steuersatz erst ab 2013. Bereits im Dezember 2009 wurde die Besteuerung von Biodiesel im Zuge des Wachstumsbeschleunigungsgesetzes erneut geändert. Die jährliche Erhöhung für 2011 und 2012 wurde ausgesetzt, so dass die Steuer auf Biodiesel Anfang 2013 in einem Sprung von 18,6 ct auf 45,03 ct pro Liter stieg. Da der Brennwert von Biodiesel unter dem von Mineralöl liegt, wird der volumenbezogene Steuersatz um zwei Cent unter dem Satz für fossile Kraftstoffe bleiben. Die Steuerermäßigung für reine Biokraftstoffe wird gemäß §50 Absatz 1 Satz 5 des Energiesteuergesetzes nur für die Mengen Biokraftstoffe gewährt, welche die in §37a Absatz 3 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes für die Beimischung genannten Mindestanteile, die so genannte „fiktive Quote“, überschreiten.

Die am 30. September 2009 erlassene Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung dient der Umsetzung der Vorgaben der Erneuerbare-Energien-Richtlinie. Demnach dürfen Produzenten für die Herstellung von Biodiesel nur Rohstoffe verwendet, die aus einem nachhaltigen Anbau stammen. Die gewonnene Energie wird im Rahmen der Erneuerbare-Energien-Richtlinie nur dann berücksichtigt, wenn sie zu einer Minderung der Treibhausgasemissionen von mindestens 35 % beiträgt. Der Prozentsatz steigt ab 2017 auf 50 %. Akkreditierte Stellen geben Nachhaltigkeitsnachweise (§ 15Vorlage:§/Wartung/buzer) aus, die bestätigen, dass die Anforderungen während des gesamten Herstellungsprozesses eingehalten wurden. Laut der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung sparte Deutschland im Jahr 2011 durch Biokraftstoffe etwa 7 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxidäquivalent ein, entsprechend einer Einsparung von etwa 50% gegenüber dem fossilen Kraftstoffen. Im Jahr 2012 teilte die EU-Kommission jedoch mit, dass es ein europäisches Zertifikat gebe und der deutsche Nachhaltigkeitsnachweis daher nicht mehr anerkannt wird.

Österreich

Die Biokraftstoffrichtlinie wurde in Österreich im November 2004 durch eine Novelle der Kraftstoffverordnung in nationales Recht umgesetzt und im Juni 2009 angepasst. Demnach gab es seit Oktober 2005 eine Beimischungspflicht von 2,5 % Biokraftstoffen für alle Otto- und Dieselkraftstoffe. Als Bemessungsgrundlage der Beimischungsquote dient der Energiegehalt der Kraftstoffe. Der Anteil erhöhte sich im Oktober 2007 auf 4,3 % und im Januar 2009 wurde die Möglichkeit der Beimischung von Biodiesel auf maximal 7 % erhöht.

Die Umsetzung der Biokraftstoffrichtlinie wurde in Österreich im Wesentlichen durch die Beimischung von Biodiesel erreicht. Österreich verfügte 2011 über 14 Biodieselanlagen mit einer Produktionskapazität von knapp 700.000 Jahrestonnen. Biodiesel und andere Heiz- und Kraftstoffe, die gänzlich oder fast zur Gänze aus biogenen Stoffen hergestellt wurden, sind von der Mineralölsteuer befreit.

Schweiz

Die Schweiz hat sich im Rahmen des Kyoto-Protokolls zu einer Verringerung des Kohlenstoffdioxidausstoßes verpflichtet. Biodiesel ist in der Schweiz flächendeckend als B5 und B100 verfügbar, eine gesetzliche Beimischungspflicht für Biodiesel besteht jedoch nicht. Seit dem 1. Juli 2008 ist Biodiesel in der Schweiz von der Mineralölsteuer befreit, sofern er gesetzlich festgelegte ökologische und soziale Kriterien erfüllt. Die damit zusammenhängende Ökologisierung der Mineralölsteuer fördert fiskalisch umweltschonende Kraftstoffe. Diese Massnahmen sind für den Bundeshaushalt ertragsneutral, da eine höhere Besteuerung des Benzins Mindereinnahmen kompensiert.

Markt- und Kapazitätsentwicklung

Eine ehemalige Biodiesel-Tankstelle

Die Europäische Union dominierte 2012 als größter Hersteller und Verbraucher den globalen Biodieselmarkt. Dies erklärt sich durch den Marktanteil der zugelassenen Personenkraftwagen mit Dieselmotor. Dieser liegt in Westeuropa bei etwa 55 %, verglichen mit einem Anteil von 2,6 % in den Vereinigten Staaten. Im Jahr 2010 stellten Deutschland und Frankreich die größten Mengen Biodiesel her, gefolgt von Spanien und Italien. Neben technischen Aspekten beeinflussen sowohl ökologische als auch die regionalen und nationalen politischen Zielen die Entwicklung des Biodieselmarkts.

Biodiesel hatte 2007 einen Anteil von etwa 12 % am deutschen Dieselkraftstoffmarkt, wobei der Reinkraftstoff besonders von Speditionen genutzt wurde. Nach mehreren Jahren mit steigenden Absätzen war der Verkauf von Biodiesel-Reinkraftstoff seit 2008 in Deutschland rückläufig. Der kraftstoffbedingte Mehrverbrauch, technische Restrisiken und gegebenenfalls Umrüstungskosten waren nur durch einen Preisvorteil für Biodiesel auszugleichen.

Der Preisvorteil von Biodiesel verringerte sich jedoch seit 2006, teils als Folge der jährlich steigenden Steuerbelastung, teils bedingt durch die Preisentwicklung auf den Pflanzenöl- und Rohölmärkten. Im Jahr 2006 wurden in Deutschland etwa 1,9 Millionen Tonnen B100 abgesetzt, im Jahr 2012 nur noch 100.000 Tonnen. Die Energiesteuer auf reinen Biodiesel stieg von ursprünglich 9 Cent im Jahr 2006 über 18,6 Cent ab 2010 auf 45 Cent pro Liter stieg zum 1. Januar 2013. Dadurch ist der Verkauf von Biodiesel in Deutschland als Reinkraftstoff praktisch zum Erliegen gekommen.

Durch die obligatorische Beimischung von Biodiesel zu fossilem Diesel erhöht sich der Absatz in diesem Segment, dies gleicht die Verluste beim Reinkraftstoff jedoch nicht aus. Die EU-Direktive 2003/30/EC von Mai 2003 fordert die Sicherstellung durch die EU-Mitgliedsstaaten, dass ab 31. Dezember 2005 mindestens 2 % und bis zum 31. Dezember 2010 mindestens 5,75 % der zum Transport bestimmten Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen stammen, im Wesentlichen also biogenen Ursprungs sind. Erreicht wurde eine Quote von 5,8 %. In Österreich wurde die EU-Direktive teilweise früher umgesetzt und ab 1. November 2005 nur mehr Diesel mit 5 % Zusatz aus biogenen Quellen angeboten. In Österreich werden Dieselkraftstoffen seit Februar 2009 7 % Biodiesel (B7) beigemischt, in Deutschland ist die Beimischung von B7 ebenfalls zulässig, bisher liegt die Beimischung hier noch bei 5 %.

Biodieselabsatz in Deutschland

Jahr	Reinkraftstoff (in Mio. Liter)	Gesamt (in Kilotonnen)
2000	keine Angaben	340
2001	163	450
2002	190	550
2003	360	810
2004	477	1.180
2005	589	1.970
2006	539	2.870
2007	2.150	3.320
2008	1.230	2.700
2009	270	2.430
2010	330	2.530
2011	110	2.420
2012	100	2.230

Der Absatz von Biodiesel ist im Jahr 2008 gegenüber dem Vorjahr von 3,3 auf 2,7 Millionen Tonnen gesunken. Dabei verringerte sich der Absatz von Biodiesel als Reinbiokraftstoff um 739.000 Tonnen, während die Verwendung von Biodiesel als Beimischkomponente in Dieselkraftstoff um 190.000 Tonnen stieg. Im Jahr 2007 wurde die Hälfte des Reinbiodiesels direkt an Speditionen abgesetzt, zu 7 % über Tankstellen verkauft, und 3 % an Landwirte.

Die Biodieselindustrie in Deutschland hat ihre Kapazitäten zwischen 2004 und 2007 von 1,2 auf 4,8 Millionen Tonnen vervierfacht. In Deutschland produzieren rund 40 Hersteller Biodiesel. Mehr als die Hälfte der Unternehmen ist in den neuen Bundesländern ansässig, rund ein Drittel in Norddeutschland. Aufgrund der politischen Rahmenbedingungen und der Marktlage werden die Kapazitäten vielfach nicht ausgelastet, erste Biodieselhersteller sind bereits insolvent, die Biokraftstoffbranche befürchtet bei weiteren politischen Einschnitten einen Zusammenbruch der Branche. Von zeitweise 1.900 ist die Zahl der Biodiesel-Tankstellen bis 2011 auf 200 gesunken.

Ökologische Aspekte

Da Biodiesel aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird, ersetzt sein Gebrauch Kraftstoffe auf Erdölbasis, dessen künftige Verfügbarkeit bereits mittelfristig als begrenzt angesehen wird. Zudem mindert Biodiesel als erneuerbarer Energieträger die Importabhängigkeit der deutschen Energieversorgung im Kraftfahrsektor, da momentan kein Alternativantrieb in ausreichender Menge und Effizienz zur Verfügung steht. Biokraftstoffe trugen 2011 so mit 120  PJ zum Primärenergieverbrauch in Deutschland bei.

Biologische Abbaubarkeit

Die Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit von Biodiesel und dessen Blends durch die Messung der Kohlenstoffdioxidentwicklung zeigte, dass Biodiesel verschiedener Herkunft leicht biologisch abbaubar und daher bei Leckagen weniger umweltbelastend als herkömmlicher Diesel ist. Letzterer ist als wassergefährdend in die Wassergefährdungsklasse 2 eingestuft, während Biodiesel als schwach wassergefährdend in die Wassergefährdungsklasse 1 eingestuft wurde. Reines Pflanzenöl gilt als nicht wassergefährdend. Es wurden für Biodiesel verschiedener Herkunft Abbauraten zwischen 84 und 89 % innerhalb von 24 Stunden gefunden. Die Werte sind vergleichbar mit dem Abbau von Dextrose. Reines Pflanzenöl wurde langsamer abgebaut, wobei Raten zwischen 76 und 78 % gefunden wurden. Reiner Diesel wurde zu 18 % abgebaut.

Gaschromotografische Untersuchungen des Abbau von B50 zeigte, dass sich die Abbaurate des Dieselanteils gegenüber dem von reinem Diesel verdoppelte. Daher wurde Biodiesel für die Reinigung ölverschmutzter Strände in Betracht gezogen. Untersuchungen zeigten, dass sich die mikrobiologischen Gemeinschaften durch den Abbau von Biodiesel und dessen Blends auf den kontaminierten Böden veränderten.

Die schnelle biologische Abbaubarkeit des Biodiesels kann sich im praktischen Einsatz in Kraftfahrzeugen als Nachteil auswirken, da sie einhergeht mit einer schlechten Alterungsbeständigkeit. Nach unsachgemäßer und langer Lagerung von Biodiesel oder dessen Blends können mikrobiologischer Befall, Oxidation und Wasseranreicherung die Eigenschaften des Biodiesels verschlechtern und zu einem biologischen Teilabbau führen.

Kuppelprodukte

Bei der Produktion von Biodiesel aus Ölpflanzen fallen kaum Abfälle an, da alle Kuppelprodukte verwertet werden. Rapsstroh wird gehäckselt und in den Boden als organischer Dünger eingearbeitet. Es trägt zum Erhalt des Humuskörpers und damit zur Bodenfruchtbarkeit bei. Die Produktion von Ölpflanzen im Mischfruchtanbau oder im Rahmen der Fruchtfolge kann die Auslaugung von Böden verhindern und den Ertrag an Lebensmitteln auf Dauer steigern und der Einsatz von Herbiziden kann dadurch verringert werden. Entsprechende Versuche wurden bereits in der Praxis durchgeführt und sind positiv verlaufen. Die in Deutschland hauptsächlich verwendete Biodieselquelle Raps wird etwa alle 3 bis 4 Jahre auf demselben Feld angebaut.

Rapskuchen und Sojakuchen, die bei der Pressung mit einem Restölgehalt von etwa 10 % anfallen, werden als hochwertige Futtermittel benutzt.

Das bei der Umesterung entstehende Glycerin kann in der chemischen Industrie weiterverwertet werden, etwa für Kosmetik. Monomere wie 1,3-Propandiol, Epichlorhydrin, Acrylsäure und Propen können aus Glycerin hergestellt werden. Die Funktionalisierung von Glycerin führt zu Ethern, Acetalen, Ketalen und Estern, die als Kraftstoffadditiv für Ottokraftstoffe oder Diesel verwendet werden können.

Klimawirkung

Die Klimaneutralität bei der Verbrennung von Biodiesel ist umstritten. Der CO₂-Bindung beim Wachstum der Pflanze müssen nicht nur die CO₂-Freisetzung bei der Verbrennung gegenübergestellt werden, ebenso wie bei allen Klimabilanzen sind zudem die bei Anbau, Herstellung und Nutzung anfallenden Emissionen klimarelevanter Stoffe zu berücksichtigen. Neben Kohlendioxid spielen hier vor allem die in ihrer Höhe umstrittenen Lachgas-Emissionen eine Rolle. Je nach Studie wird die Klimabilanz von Biodiesel um 20 bis 80 % günstiger eingeschätzt als die von Mineralöl-Diesel, werden durch den Ölpflanzenbau verursachte Landnutzungsänderungen betrachtet (z. B. Rodung von Regenwald oder Moorgebieten), so kann die Gesamtbilanz gegenüber Mineralöl negativ ausfallen.

Laut einer Ökobilanzierung aus dem Jahr 2006 liefert Biodiesel aus Sojaöl 193 % der in seiner Produktion eingesetzten Energie und reduziert Treibhausgasemissionen gegenüber Erdöl um 41 %. Damit ist es deutlich effizienter als Ethanol aus Mais. Die Luftverschmutzung ist zudem geringer als bei Ethanol aus Mais.

Biodiesel produziert mehr ozonfördernde Abgase als aus Erdöl gewonnener Treibstoff. Kritiker bemängeln zudem, dass durch staatliche Subventionen und damit günstigere Preise für Spediteure der Schwerlastverkehr gefördert wird, was einer geringeren Umweltbelastung entgegenwirkt.

Fremdenergiebedarf

Die Produktion der 1 kg Dieseläquivalent entsprechenden Menge an Biodiesel erfordert selbst erhebliche Energiemengen für die Herstellung von Methanol, Düngemitteln, Transport und den Verarbeitungsprozess. Um auszuschließen, dass die für die Produktion nötige Energiemenge wiederum durch fossile Energieträger beschafft wird, wird die Anbaufläche entsprechend so weit vergrößert, dass die für die Produktion selbst benötigte Energiemenge auf der Anbaufläche mit erzeugt wird.

Für die Energiemengen $E_{\mathrm ges}$ (Gesamtenergie), $E_{\mathrm prod}$ (Energiebedarf der Biodieselproduktion selbst) und $E_{\mathrm netto}$ (tatsächlich verfügbare Energiemenge an Biodiesel) gilt:

$E_{\mathrm ges} = E_{\mathrm prod} + E_{\mathrm netto} = E_{\mathrm netto}\cdot \frac{k}{k-1}$,

wobei das Verhältnis k vergleichbar ist zum Carnot-Wirkungsgrad einer Wärmepumpe.

Bei der Gewinnung, einschließlich der Weiterverarbeitung zu Biodiesel (Pflügen, Säen, Behandeln mit Pflanzenschutz, Düngen, Ernten, Verestern), muss eine Energiemenge von 25 MJ/kg aufgewendet werden. Demgegenüber hat Biodiesel einen Heizwert von 37 MJ/kg.

Das Verhältnis k (vgl. Erdöl: k etwa 10 ) beträgt demnach

$k_{\text{PME}} = \frac {37\,\mathrm{MJ \over kg}}{25\,\mathrm{MJ \over kg}} = 1{,}48$        im Gegensatz zu        $k_{\text{Dieselkraftstoff}}= \frac{43\,\mathrm{MJ \over kg}}{5\,\mathrm{MJ \over kg}} = 8{,}21$.

Bei dieser Darstellung wird nicht berücksichtigt, dass beim herkömmlichen Diesel zusätzlich chemisch gebundene Energie (Rohöl) zugeführt werden muss, die aus einem endlichen Reservoir entnommen wird. Beim Biodiesel wird im Gegenzug die Strahlungsenergie der Sonne vernachlässigt, die sowieso vorhanden und praktisch unerschöpflich ist.

Unter der Annahme k = 1,48 verdreifacht sich die benötigte Anbaufläche in etwa; es werden etwa 29,8 m² Anbaufläche für 1 kg bereitgestelltes Dieseläquivalent benötigt.

Ein Grund dafür, dass die Energieausbeute verhältnismäßig gering ist, liegt darin, dass nur die Ölfrüchte verwendet werden und der verbleibende Biomassenrest (Rapsstroh und Rapsschrot) nicht energetisch genutzt wird. Bei einer alternativen Form der Kraftstoffgewinnung aus Biomasse zu Sundiesel wird die gesamte Pflanze verwendet, wodurch sich der Energieertrag pro Fläche (siehe hierzu: Bruttokraftstoffertrag) in etwa verdoppelt.

Flächenbedarf und Flächenkonkurrenz

Rapsfelder

siehe auch: Liste der Ölpflanzenerträge

Das Umweltbundesamt lehnt in einem Bericht vom 1. September 2006 die Herstellung von Biodiesel ab und stellt fest:

„Potenzial Biodiesel: Wegen der beschränkten Ackerflächen kann mit in Deutschland angebautem Raps maximal etwa fünf Prozent des im Verkehrssektor benötigtem Dieselkraftstoff ersetzt und ein bis vier Prozent der Treibhausgasemissionen in diesem Bereich vermieden werden. Hierzu müsste bereits die Hälfte der gesamten deutschen Ackerfläche zum Biodiesel-Rapsanbau in vierjähriger Fruchtfolge genutzt werden, was eher unrealistisch ist. Das tatsächliche Potential liegt deshalb eher in der Größenordnung von 1 bis 2 % der Dieselmenge.“

In den USA würde die Verarbeitung der gesamten Sojaernte zu Biodiesel lediglich 6 % der Nachfrage decken. Bezogen auf den Weltbedarf an dieselähnlichen Kraftstoffen könnte Palmölmethylester sowohl von der Ölergiebigkeit der Pflanze als auch von der Größe des potentiellen Anbaugebiets ein wichtiger Kraftstoff werden. Dies wird mit der großflächigen Abholzung von Urwäldern in Indonesien zwecks Anlage von Ölpalmen-Monokulturen erkauft.

Eine Studie von Forschern der Universität Minnesota weist darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, durch Alternativ-Kraftstoffe den weltweit zunehmenden Spritbedarf in nennenswertem Umfang abdecken zu können. Diese Studie beruht auf der allgemeinen Annahme des Pro-Kopf-Verbrauchs der US-Bürger und der Verwendung amerikanischer Fahrzeuge.

Der erforderliche Flächenbedarf, um zum Beispiel die 1 kg Dieselkraftstoff entsprechende Energiemenge als Biodiesel zur Verfügung zu stellen, ergibt sich aus folgender Rechnung:

Pro Quadratmeter beträgt der Ertrag an Biodiesel etwa 0,115 l Dieseläquivalent. Bei einer Dichte von 0,9 kg/l sind dies etwa 0,104 kg. Um 1 kg Dieseläquivalent bereitzustellen, wird also der Ertrag von 9,66 m² Anbaufläche benötigt.

2006 wurden etwa 50 % der Fläche der Bundesrepublik Deutschland für die landwirtschaftliche Produktion genutzt, also wäre das Zehnfachen der landwirtschaftlichen Nutzfläche von Deutschland erforderlich um aus Raps ausreichend Biodiesel zu gewinnen. Da Raps nicht in den zwei bis drei Folgejahren angebaut werden kann (selbstunverträglich), müsste die vierzigfache landwirtschaftliche Nutzfläche der Bundesrepublik in den Anbau einbezogen werden.

Auch wenn ein Teil des deutschen Heizölverbrauches zukünftig durch Solarkollektoren auf den Dächern einsparbar ist, sieht das EEWärmeG andererseits ausdrücklich die Verwendung von Pflanzenölen für Heizzwecke vor.

Schon 2006 überschritt der Bedarf an Pflanzenölen (als Biodiesel und Pflanzenölkraftstoff) mit 3,4 Mio t die mögliche inländische Anbaukapazität von Raps von 1,5 Mio t, sodass der Rest importiert werden musste.

Andere Pflanzen, die zur Ölproduktion geeignet sind, mit geschätzten Ölmengen (in Litern pro Hektar):

• Raps: 157
• Sonnenblumen: 126

Früchte der Ölpalme

Die Mengen an Ölpflanzen aus heimischer Landwirtschaft sind für die Eigenversorgung zu gering, weshalb Importe notwendig würden um größere Mengen Treibstoff zu ersetzen. So wird beispielsweise für eine Fahrt von Stuttgart nach Hamburg (668 km mit einem Verbrauch von 47,4 Liter Biodiesel) der Rapsertrag aus 445,56 m² Anbaufläche benötigt. Pro Jahr werden in Deutschland etwa 50 Mio. t Heizöl der Sorte EL (Abkürzung für extra leicht flüssig) und des chemisch verwandten Dieselkraftstoffs verbraucht (2005 waren es 53 Mio. t Diesel oder Heizöl EL hat einen Heizwert von 43 GJ/t, der um etwa 16 % höher als der von Biodiesel ist. Um den gesamten Jahresverbrauch Deutschlands durch Biodiesel zu ersetzen, wäre also eine Jahresproduktion von etwa 58 Mio. t Biodiesel bereitzustellen. Hierzu würde 29,8 m²/kg•50.000.000.000 kg = 1.490.000 km² benötigt. In der Zahl von 29.8 m²/kg Dieseläquivalent ist die um 16 % geringere Energiedichte bereits berücksichtigt, daher wird in der Flächenberechnung der Jahresverbrauch an Heizöl eingesetzt.

Ein Kritikpunkt an Biodiesel ist die Auswirkung auf Naturlandschaften und hierbei besonders auf Regenwälder. Vor allem Umweltverbände wie Rettet den Regenwald e. V kritisieren, dass für die Pflanzenölproduktion als Grundlage der Biodieselherstellung große Regenwaldflächen gerodet werden, besonders für den Anbau von Ölpalmen in Indonesien, Malaysia und Papua Neuguinea. Dabei wird häufig übersehen, dass nicht einmal 5 % des weltweit genutzten Palmöls für die Biodieselherstellung verwendet wird.

Darüber hinaus kann der Anbau von Ölsaaten auf bestehenden Ackerflächen oder die Verwendung von Pflanzenölen zur Herstellung von Biodiesel zu einer Verknappung oder Verteuerung von Lebensmitteln führen, wobei die genauen Auswirkungen selbst in der Fachwelt umstritten sind.

Dennoch gilt es an erster Stelle, den illegalen Holzeinschlag von Regenwald zu unterbinden und an deren Stelle die Kultivierung von bereits gerodetem und brachliegenden Land zu fördern. In Indonesien alleine liegen mehrere Millionen Hektar bereits gerodeter Landflächen brach. Durch Kultivierung und nachhaltige Bewirtschaftung dieser bereits zerstörten „Steppen-Landschaften“ könnte Biodiesel für viele arme Menschen eine Einkommensquelle schaffen.

Umweltverbände wie Rettet den Regenwald e. V. weisen sowohl auf den Zusammenhang von EU-Importen und Regenwaldzerstörung als auch auf die hohen Emissionswerte bestimmter Anbaumethoden oder -produkte wie Palmöl hin. Sie beziehen sich auf Untersuchungen von Wetlands International, Delft Hydraulics und Alterra, die nachweisen, „dass die Palmöl-Nutzung von südostasiatischen Torfböden zehnmal mehr Kohlendioxid-Emissionen bedeutet als der Einsatz einer vergleichbaren Menge von Mineralöl.“ In der Kritik steht hierbei die EU Biotreibstoff-Direktive. Letztendlich würde ein Vielfaches mehr CO₂ freigesetzt werden, als später durch die Pflanzen wieder gebunden werden kann. In Deutschland werden jedoch nur 7 % des beigemischten Biodiesels aus Palmöl hergestellt.

Die Nutzung von Ackerfläche zur Erzeugung nachwachsender Rohstoffe verringert die Anbaufläche für Nahrungsmittel. Die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln beim Rapsanbau wird als problematisch für die Umwelt gesehen. Forschungen zur Genveränderung von Raps, um Resistenzen gegen den Rapsglanzkäfer und Kohlhernie zu erreichen, sind ebenfalls umstritten. Des Weiteren stellen großflächige Monokulturen eine Bedrohung für Tierarten, insbesondere bodenbrütende Vögel dar. Durch die intensive Nutzung von Stickstoffdüngern kommt es zu einer Überdüngung der Gewässer und einer Versauerung des Bodens. Zudem wird Distickstoffoxid (Lachgas) freigesetzt – ein 310-fach stärkeres Treibhausgas als CO₂. Distickstoffoxid gilt noch vor den Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), als die bedeutendste Quelle ozonschädlicher Emissionen des 21. Jahrhunderts.

Die Verteuerung von Nahrungsmitteln ist ein zentrales Problem der Biodieselgewinnung, zum Teil als Agflation bezeichnet. In vielen Entwicklungsländern wie Mexiko, Kolumbien, Afghanistan und Indien verteuern sich einfache Lebensmittel wie Mais oder Soja, da Anbauflächen und andere Ressourcen für die Gewinnung von Biodiesel benutzt werden. Eine Verschärfung des Hungers und der Unterernährung ist die Folge.

Dieser Effekt ist keine Besonderheit der Biodieselproduktion: Sämtliche Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen, die nicht nur Abfälle verwertet (etwa Bioethanol aus Zuckerpflanzen, Biogasanlagen auf Mais-Basis, Holzhackschnitzel aus Pappel- oder Weidenplantagen usw.), konkurrieren weltweit mit Nahrungsmittelproduktion. Denn oftmals bieten die Produktion und Vermarktung von Energiepflanzen für die Erzeuger bessere Einkommensmöglichkeiten. Jedoch wird das Ausmaß dieses Effektes durch die staatliche Subventionierung beim Biodiesel weltweit spürbar. Regierungen propagieren den Einsatz von Biodiesel als umweltschonend und nachhaltig, dabei geht es um die Unabhängigkeit von Erdöl produzierenden Ländern und um langfristige Marktstrategien großer Mineralöl- und Energiekonzerne, die den Energiemarkt dominieren.

Nach Berechnungen Michael Schmitz, Professor für Agrar- und Entwicklungspolitik an der Justus-Liebig-Universität Gießen, sind die Preisanstiege bei Nahrungsmitteln jedoch nur zu einem geringen Teil auf die erhöhte Nachfrage nach Biokraftstoffen zurückzuführen. Für eine Studie simulierte er die Auswirkungen der erhöhten Biokraftstoffproduktion auf das Preisniveau von neun Agrarprodukten in 16 Ländern bis zum Jahr 2020. Der ermittelte Preisunterschied betrug etwa bei Weizen 2,1 %, bei Futtergetreiden 7,3 %, bei Ölsaaten 7,1 % und bei Rohzucker 21,2 %. Bei Reis war überhaupt kein Einfluss festzustellen.

Toxikologie

In Studien zur Toxikologie von Biodiesel konnte keine Todesfälle und nur geringe toxische Wirkungen bei Verabreichungen von bis zu 5000 mg pro Kilogramm Körpergewicht auf Ratten und Kaninchen gefunden werden.

Befürchtungen, dass die Aufnahme von Biodiesel im Körper durch Hydrolyse Methanol freisetzen und zur Schädigung von Nervenzellen durch das physiologische Abbauprodukt Ameisensäure führen könnte, wurden nicht bestätigt. Bei Verabreichung von Dosen von 5 bis 500 mg Biodiesel pro kg Körpergewicht im Tierversuch konnten auch nach Wochen kein oder nur ein minimal erhöhter Plasmaspiegel für Methanol oder Ameisensäure bei allen Versuchsgruppen gefunden werden.

Literatur

• Sven Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2. Aufl., Jan. 2005, ISBN 3-937863-05-2.
• Sven Geitmann: Alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2008, ISBN 978-3-937863-12-2.
• Philipp Dera: „Biodiesel“ – Wachstumsmarkt mit Nachhaltigkeitsgarantie? Sozioökonomische Dimensionen der Palmölproduktion in Indonesien Berlin: regiospectra 2009, ISBN 978-3-940132-10-9.
• Gerhard Knothe, Jon Harlan Van Gerpen, Jürgen Krahl: The Biodiesel Handbook, AOCS Press, 2005, ISBN 1-893997-79-0

Weblinks

 Wiktionary: Biodiesel – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Biodiesel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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