Via Litterarum. FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK 448 des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth-Geselschaft Agrartechnik im VDI (VDI-MEG)

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1 I Via Litterarum FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK 448 des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth-Geselschaft Agrartechnik im VDI (VDI-MEG) Produktion von Biodiesel in ßahia, Brasilien: Planungskonzept einer Anlage unter Berücksichtigung technologischer, ökologischer und sozioökonomischer Aspekte ULB Darmstadt }os6 A d o l f o d e A l m e i d a N e t

2 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis : XVII Kurzfassung XV XXIII Abstract '. XXV 1 Einleitung Der Kontext Problemstellung Fragestellung und Ziel des Vorhabens Prämissen 36 2 Stand des Wissens Die Suche nach Alternativen Alternative Antriebstechniken Konventionelle Antriebstechnik Alternative Treibstoffe Bereitstellung und Nutzung von Treibstoffen aus Pflanzenöl Triglyceride als Energierohstoffe Die Ölpflanzen Pflanzenöle: Zusammensetzung und Eigenschaften Zusammensetzung Chemisch-physikalische Kenngrößen für Kraftstoffe aus Pflanzenöl Pflanzenöl als Treibstoff Direkte Nutzung von Pflanzenölen Additivierungen und Beimischung zu Dieselkraftstoff Mikroemulsionen mit Wasser und/oder Alkohol Zumischung von Pflanzenöl zu Mineralöl Umesterung von Pflanzenöl zu Fettsäureester Fazit Umgeestertes Pflanzenöl als Treibstoff Technologie der Biodieselproduktion Mindestanforderungen an die Rohstoffqualität Hilfsstoffe Alkohol Katalysator 74 IX

3 Dieselkraftstoff Verwertung von Fettsäureestern als Treibstoff Pflanzenöltreibstoffe aus der Sicht der Nachhaltigkeit Pflanzenöltreibstoffe und Flächennutzung..; Pflanzenöltreibstoffe und Klimaschutz Anforderungen an die Rohstoffe bzw. Treibstoffe 77 3 Methoden und Vorgehensweise Datenerhebungen Überblick über Projektphasen und Organisation Projektdefinition und Lastenheft Anpassung des Verfahrens Konzeption und Planung der Anlage Bewertung des Vorhabens Bewertung von Planungsalternativen Umweltbewertung Methoden der Ökobilanzierung Theorie und Methode der Energiebilanzierung Ökonomische Bewertung Methodisches Vorgehen bei der ökonomischen Analyse Basisannahmen der ökonomischen Analyse Soziokulturelle Bewertung Konzeption und Planung der Biodieselanlage Zielregion und Rahmenbedingungen Allgemeine Informationen über Bahia Wirtschaft Sozioökonomische Bedingungen Geopolitische und ökonomische Regionen Infrastruktur Wasser und Abwassersystem Verkehr Energieversorgung Fazit Rohstoffe für Biodiesel in Bahia Altfett Rizinusöl Sojaöl Fazit 126 X

4 4.4 Lastenheft Anforderungen bei der Anlagekonzeption und -planung Standort Zeitlich-räumliche Abgrenzung Auswahl der Standortalternativen Auswahl der Zielkriterien Gewichtung der Zielkriterien Bestimmung der Zielerträge Fazit Rohstoffe Steuerliche Rahmenbedingungen Kampagnen potenzieller Rohstoffe der Anlage Szenarien für die Rohstoffversorgung der Anlage Anlagenkapazität und Verfahrenstechnik Verfahrensweise Markt für Biodiesel Anlagenkapazität Fazit Konzeption und Planung der Anlage Verfahrensschritte Wahl des Umesterungsverfahrens Reinheit des Reagenz Alkoholmenge Katalysatormenge Intensität der Durchmischung Reaktionszeit und Temperatur Anpassung des Trockenverfahrens Lösungsansatz Versuchsdurchführung Ergebnisse und Diskussion Bewertung und Diskussion Umweltbewertung Ziel und Systemabgrenzung Ziel der Ökobilanzierung Systemgrenzen 164 XI

5 5.1.2 Referenzszenarien Dieselkraftstoff Biodiesel \ Energetische Bewertung Energieeinsatz zur Gewinnung von Biodiesel Energiebilanz des Biodiesels Fazit Treibhauseffekt THG-Emissionen beim Dieselkraftstoff THG-Emissionen beim Biodiesel Vergleich der THG-Emissionen zwischen den Kraftstoffen Fazit Versauerungspotenzial Emissionen Säure bildender Gase bei Dieselkraftstoff Emissionen Säure bildender Gase beim Biodiesel Vergleich der SO2eq.-Emissionen der Kraftstoffe Sensitivitätsanalysen Fazit Qualitative Bewertung von ausgewählten Umweltauswirkungen Stratosphärischer Ozonabbau Eutrophierung Ressourcenschonung Fazit der Umweltbewertung Ökonomische Bewertung Produktionskosten von Rizinusöl der verschiedenen Anbauszenarien Kosten der Bereitstellung für Biodiesel Substitutionswerte und Kostenunterdeckung Kostenunterdeckung bzw. Wettbewerbsfähigkeit Schwellenpreise für Dieselkraftstoff Fazit Soziokulturelle Bewertung Zusammenfassung und Schlussfolgerung Literaturverzeichnis 213. Anhang 1 Vertreter der Rede Baiana de Biodiesel 230 Anhang 2 Datenblätter der Hilfsstoffe 231 XII

6 Anhang 3 Datenblatt des Kationenaustauscherharzes Amberlite BDlODry (Rohm & Haas) 233 Anhang 4 Mindestanforderungen und Prüfverfahren für Biodiesel 234 Anhang 5 Gesprächs- bzw. Interviewleitfaden 236 Anhang 6 Verteilung der IDH-Bezirkswerte (2000) in den Zielregionen 237 Anhang 7 Decreto von über die Perzentualreduktion des Beitrages von PIS/PASEP/COFINS für die Biodieselproduktion (DOU,2004) 239 Anhang 8 Fließdiagramm der Baugruppen einer Biodieselanlage 242 Anhang 9 Lebenslauf. 243 XIII