Was ist Butanol?

Butanol ist ein vier Kohlenstoffatome umfassender Alkoholverband, der in verschiedenen Isomeren vorkommt, darunter n-Butanol, Iso-Butanol, sec-Butanol und tert-Butanol. Es wird häufig in der Industrie als Lösungsmittel, in der Herstellung von Kunststoffen und als Ausgangsstoff für chemische Synthesen verwendet. Butanol hat auch Anwendungen als Kraftstoffzusatz.

Butanol ist eine brennbare Flüssigkeit, die als Kraftstoff und als industrielles Lösungsmittel verwendet wird. Es ist wie Benzin ein Kohlenwasserstoff, das heißt, es besteht aus den chemischen Elementen Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff. Die meisten Verbrennungsmotoren können Butanol problemlos verbrennen, insbesondere neuere Motoren. Diese Tatsache hat dazu geführt, dass seine Verwendung als Kraftstoffzusatz und als alternativer Kraftstoff erforscht wurde.

Das Interesse an Butanol als alternativem Kraftstoff ist zu einem großen Teil auf die Tatsache zurückzuführen, dass es gegenüber Ethanol gewisse erhebliche Vorteile bietet. Beispielsweise startet ein Motor, der mit diesem Kohlenwasserstoff betrieben wird, bei kalten Temperaturen leichter als einer, der Ethanol verwendet. Dies ist auf eine chemische Eigenschaft zurückzuführen, die als Verdampfungswärme bezeichnet wird. Kraftstoff muss verdampft werden, bevor er in einem Motor verbrannt werden kann, und Butanol kann bei niedrigen Temperaturen leichter verdampft werden als Ethanol. Außerdem verdunstet es viel weniger als Benzin oder Ethanol und setzt bei der Verbrennung mehr Energie frei als Ethanol.

Aufgrund seiner Struktur auf molekularer Ebene gilt Butanol als Alkohol. In der Praxis bedeutet dies unter anderem, dass es in Wasser löslich ist und etwas giftig ist, insbesondere wenn seine Dämpfe nicht ordnungsgemäß eingedämmt oder entlüftet werden. Es existiert auch in mehreren leicht unterschiedlichen Formen, sogenannten Isomeren. Alle diese unterschiedlichen chemischen Strukturen haben die gleiche Formel und die gleichen chemischen Bestandteile, weisen jedoch etwas unterschiedliche Eigenschaften auf. Eines der Isomere, bekannt als tert-Butanol, ist bei Raumtemperatur tatsächlich ein Feststoff und kann daher nicht als alleiniger Kraftstoff verwendet werden.

Die Herstellung von Butanol für Kraftstoffe erfolgte traditionell durch die Fermentation von Biomasse wie Algen, Mais und anderen zellulosehaltigen Pflanzenmaterialien, die nicht als Nahrung verwendet werden konnten und sonst im Abfall landen würden. Der Fermentationsprozess wird hauptsächlich durch eine Bakterienart namens Clostridium acetobutylicum erleichtert. Interessanterweise sind diese Bakterien eng mit denen verwandt, die Botulismus verursachen. Auch andere Mikroorganismen können diese Materialien fermentieren und diese Art von Produktionstechnik wird derzeit untersucht. In jüngerer Zeit wird Butanol größtenteils industriell aus fossilen Brennstoffen hergestellt.

Angesichts der Vorteile von Butanol gegenüber einigen anderen Kraftstoffen fragen sich viele, warum es nicht häufiger eingesetzt wird. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Kosten für die Herstellung und Markteinführung für den Verbraucher in vielen Fällen viel höhere Kosten verursachen als die Kosten für Benzin. Obwohl es einen höheren Energiegehalt als Ethanol hat, werden für seine Herstellung deutlich mehr Rohstoffe benötigt. Einige neue Entwicklungen sehen jedoch vielversprechend aus, da sie die Butanolausbeute durch Fermentation drastisch steigern können.

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