Wie wird Ethanol hergestellt?

Ethanol kann aus jeder Kultur oder Pflanze hergestellt werden, die eine große Menge Zucker enthält, oder aus Bestandteilen, die in Zucker umgewandelt werden können, wie Stärke oder Cellulose.

Stärke gegen Zellulose

Zuckerrüben und Zuckerrohr können extrahiert und verarbeitet werden. Pflanzen wie Mais, Weizen und Gerste enthalten Stärke, die leicht in Zucker umgewandelt und dann zu Ethanol verarbeitet werden kann. Der größte Teil der Ethanolproduktion in den USA wird aus Stärke hergestellt, und fast das gesamte Ethanol auf Stärkebasis wird aus Mais hergestellt, der in den Bundesstaaten des Mittleren Westens angebaut wird. 

Bei Bäumen und Gräsern ist ein Großteil des Zuckers in einem Fasermaterial namens Cellulose eingeschlossen, das in Zucker zerlegt und zu Ethanol verarbeitet werden kann. Nebenprodukte der Forstwirtschaft können für Zellulose-Ethanol verwendet werden: Sägemehl, Hackschnitzel, Äste. Ernterückstände wie Maiskolben, Maisblätter oder Reisstängel können ebenfalls verwendet werden. Einige Pflanzen können speziell für die Gewinnung von Zellulose-Ethanol angebaut werden, vor allem Switchgrass. Cellulose-Ethanolquellen sind nicht essbar, was bedeutet, dass die Ethanolproduktion nicht in direkten Wettbewerb mit der Verwendung von Pflanzen für Lebens- oder Futtermittel gerät.

Der Fräsprozess

Das meiste Ethanol wird in vier Schritten hergestellt:

1. Das Ethanol-Ausgangsmaterial (Getreide oder Pflanzen) wird zur leichteren Verarbeitung gemahlen.
2. Zucker wird aus dem Grundmaterial gelöst oder die Stärke oder Cellulose wird in Zucker umgewandelt. Dies geschieht durch einen Garvorgang.
3. Mikroben wie Hefe oder Bakterien ernähren sich von Zucker und produzieren Ethanol in einem Prozess, der als Fermentation bezeichnet wird. Im Wesentlichen wird Bier und Wein auf dieselbe Weise hergestellt. Kohlendioxid ist ein Nebenprodukt dieser Fermentation;
4. Das Ethanol wird destilliert, um eine hohe Konzentration zu erreichen. Benzin oder ein anderer Zusatzstoff wird hinzugefügt, damit er nicht von Menschen konsumiert werden kann - ein Vorgang, der Denaturierung genannt wird. Auf diese Weise vermeidet das Ethanol auch eine Steuer auf Getränkealkohol.

Der verbrauchte Mais ist ein Abfallprodukt, das als Brennerkorn bezeichnet wird. Glücklicherweise ist es als Futtermittel für Vieh wie Rinder, Schweine und Geflügel wertvoll.

Es ist auch möglich, Ethanol durch ein Nassmahlverfahren herzustellen, das von vielen großen Herstellern verwendet wird. Dieser Prozess beinhaltet eine Einweichzeit, nach der die Getreidekeime, das Öl, die Stärke und das Gluten abgetrennt und zu vielen nützlichen Nebenprodukten weiterverarbeitet werden. Maissirup mit hohem Fructosegehalt ist einer von ihnen und wird als Süßstoff in vielen Fertiggerichten verwendet. Maisöl wird raffiniert und verkauft. Gluten wird auch während des Nassmahlprozesses extrahiert und als Futterzusatz für Rinder, Schweine und Geflügel verkauft.

Eine wachsende Produktion

Die USA sind weltweit führend in der Ethanolproduktion, gefolgt von Brasilien. Die Inlandsproduktion in den USA stieg von 3,4 Milliarden Gallonen im Jahr 2004 auf 14,8 Milliarden im Jahr 2015. In diesem Jahr wurden 844 Millionen Gallonen aus den USA exportiert, hauptsächlich nach Kanada, Brasilien und auf die Philippinen.

Es ist keine Überraschung, dass Ethanol-Pflanzen dort stehen, wo Mais angebaut wird. Ein Großteil des Kraftstoffs Ethanol des US-Bundesstaates wird im Mittleren Westen mit zahlreichen Werken in Iowa, Minnesota, South Dakota und Nebraska hergestellt. Von dort wird es per LKW oder Bahn zu Märkten an der West- und Ostküste verschifft. Es sind Pläne für eine spezielle Pipeline für den Transport von Ethanol von Iowa nach New Jersey im Gange. 

Quelle

Energiebehörde. Rechenzentrum für alternative Kraftstoffe.

Hrsg. Von Frederic Beaudry.