Biokraftstoffadditve auf der Basis chemisch modifizierter Pflanzenöle
- Projektbeginn: 01/2007
- Förderprogramm: InnoWatt (BMWi)
- Bearbeitungszeitraum: 01.01.2007 – 31.12.2008
Ausgangslage:
Die auf dem Markt vorhandenen Kälteadditive für Kraftstoffe basieren auf Erdölfraktionen, am häufigsten Copolymere von Ethylenvinylacetat. Für Pflanzenölkraftstoffe ist deshalb nach nachhaltigen, umweltfreundlichen Alternativen zu suchen.
Ein Konzept besteht in der Verwendung von Additiven auf der Basis chemisch modifizierter Pflanzenölderivate.
Ziele:
Zur Entwicklung der Additive werden vier ver-
schiedene Pflanzenöle mit überwiegend unge-
sättigten Fettsäuren ausgewählt.
Durch Anlagerung von Sauerstoff an den
Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren bilden sich sauerstoffhaltige Derivate, die eine sehr hohe Polarität aufweisen. Durch Zugabe dieser Pflanzenölderivate zum Pflanzenölkraft-
stoff soll die Viskosität so herabgesetzt werden, dass dieser auch bei niedrigeren Temperaturen fließ- und pumpfähig bleibt und in den Wintermonaten einsatzfähig ist.
Ergebnisse:
Nach Auswahl geeigneter Pflanzenöle (Leinöl, Drachenkopföl) zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Fettsäurealkylestern erfolgte mittels Epoxidierung die Umsetzung der vorhandenen Doppelbindungen zu stark polaren Gruppen.
Die Ergebnisse bei der Testung zogen Modifizierungen von Synthesemethoden und Umesterungsverfahren nach sich (Epoxidierung nach PRILESHAEV mit aromatischen Peroxycarbonsäuren in situ, mit 3-Chlor-Peroxybenzoesäure sowie mit Peressigsäure; chemoenzymatische Epoxidierung mit Wasser-
stoffperoxid (35-60 %ig) in Gegenwart von Lipase mit oder ohne Zusatz an freier Fettsäure).
Nach Charakterisierung / Spezifizierung sowie Ermittlung der thermodynamischen Eigenschaften der epoxidierten Fettsäurealkylester erfolgte die Musterherstellung zur Untersuchung der Auswirkungen auf die Kraftstoffqualität entsprechend der Euro-Dieselnorm.
Die erzeugten Additive lassen sich problemlos in unterschiedlichen Verhältnissen mit Rapsöl mischen, wobei die angestrebte Herabsetzung der Viskosität des Rapsölkraftstoffes nachgewiesen werden konnte (siehe Abbildung).
Epoxidierte Fettsäurealkylester mit hohem Sauerstoffgehalt setzen die Viskosität stärker herab als Epoxide mit niedrigerem Sauerstoffgehalt. Ebenso konnte festgestellt werden, dass Fettsäurealkylesterepoxide mit verzweigten Alkylgruppen als Kälteadditive wirksamer sind als Epoxide mit linearen Alkylgruppen.
Zusätze zwischen 10 und 20 % sind erforderlich, um das Kälteverhalten des Pflanzenölkraftstoffes deutlich zu verbessern. Der Einfluss des Additivs auf das Verbrennungsverhaltens des Rapsöls liegt im Rahmen der Erwartungen. Die Zugabe führt zu einer minimalen Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs (der erhöhte Sauerstoffgehalt der epoxidierten Fettsäurealkylester führt zur Verringerung des Heizwerts).