Von der Pommesbude zum Boxenstopp
Wissenschaftler machen Speiseöl-Biokraftstoff so effizient wie Diesel
Eine neue Methode zur Herstellung von Kraftstoffen aus Fettresten kann Biokraftstoff erzeugen, der so effektiv wie Diesel ist und 1000-mal effizienter als die derzeitigen Methoden, so eine neue Studie.
Die in der Zeitschrift Green Chemistry veröffentlichte Studie von Forschern des King's College London und des brasilianischen Biorenewables National Laboratory verwendet Enzyme, um Fettsäuren in Speiseöl in Alkene aufzuspalten, die Bausteine von Kraftstoffen wie Benzin und Diesel. Die Wissenschaftler hoffen, dass der neue erneuerbare Kraftstoff, der aus Lebensmittelabfällen hergestellt werden kann, den Verbrauch fossiler Brennstoffe verringern kann.
Biokraftstoffe sind eine Vielzahl von Energiequellen, die aus erneuerbarem organischem Material von Pflanzen oder Tieren, wie Pflanzenöl, hergestellt werden. Diejenigen, die Benzin oder Diesel in herkömmlichen Verbrennungsmotoren direkt ersetzen können, werden als nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen angepriesen, wobei aus Lebensmittelabfällen gewonnene Kraftstoffe die Treibhausgasemissionen um bis zu 94 % senken.
Normalerweise enthalten diese Kraftstoffe viele Sauerstoffmoleküle, die ineffizient verbrennen. Diese geringe Kraftstoffeffizienz hat bisher eine breite Nutzung verhindert, da die bei der Verbrennung von Biokraftstoffen aus Fettsäuren erzeugte Energie 90 % der von Dieselkraftstoff erzeugten Energie beträgt. Um dies zu kompensieren und Dieseläquivalente zu erzeugen, werden mehr Rohstoffe benötigt, was die Kosten auf das Doppelte der Kosten für fossile Brennstoffe ansteigen lässt.
Dr. Alex Brogan, Senior Lecturer in der Abteilung für Chemie am King's College London, sagte: "Als Kind erinnere ich mich an Kanister mit Öl, die vor Pommesbuden standen und bald mit Diesel gemischt und in den Kofferraum eines Autos gepackt wurden - lange Zeit war der Geruch von Fett und die fragwürdige Legalität das Einzige, was die Leute über Biokraftstoffe wussten.
"Ohne erhebliche Investitionen in diese Technologie werden sich Länder wie das Vereinigte Königreich immer weiter von ihren Emissionszielen entfernen. Was wir geschaffen haben, ist das chemische Äquivalent zu den fossilen Brennstoffen, die wir tagtäglich verwenden, und erfüllt alle Standards, die das Pommes-frites-Fett vergangener Zeiten nicht erfüllen konnte.
Um einen effizienteren Kraftstoff mit mehr aktiven Alkenen zu schaffen, modifizierten die Forscher ein Enzym namens P450-Decarboxylase, das die in Lebensmittelabfällen enthaltenen Fettsäuren aufspaltet und den darin enthaltenen Sauerstoff extrahiert.
Das Enzym benötigt normalerweise Wasser, um zu funktionieren, was bedeutet, dass es eine geringe Ausbeute an Alken produziert. Um dieses Problem zu lösen, wurde das modifizierte Enzym in ein flüssiges Salz gegeben und mit UV-Licht bestrahlt, während es sich mit Fettsäuren vermischte, um die Reaktion zu aktivieren. Dies führte zu einer Ausbeute an Alkenen, die weit über der in Wasser möglichen lag. Die verbesserte Effizienz bedeutet, dass für die Herstellung des Kraftstoffs weniger Energie und geringere Mengen an Rohstoffen benötigt werden, was die Nachhaltigkeit drastisch verbessert.
Da es sich bei dem Enzym um einen biologischen Katalysator handelt, macht das Verfahren außerdem herkömmliche Katalysatoren wie Platin überflüssig, wodurch Umweltschäden durch den Abbau vermieden werden. Durch die Verwendung von UV-Licht wird auch der Einsatz von giftigen Chemikalien wie Wasserstoffperoxid vermieden, um die Reaktion voranzutreiben.
Dr. Leticia Zanphorlin, leitende Forscherin am brasilianischen Biorenewables National Laboratory, sagte: "Unsere (Bio-)Technologie ermöglicht uns die Ausweitung auf andere erneuerbare Materialien und die Herstellung einer Vielzahl von Kraftstoffen, einschließlich Benzin und Kerosin für den Luftfahrtsektor. Wir sind uns bewusst, dass es noch viel zu tun gibt, und freuen uns darauf, einen Beitrag zur Bewältigung einer der größten Herausforderungen der Welt zu leisten: dem Klimawandel.
Das Team hofft, dass es durch die Umgehung des Wasserbedarfs von Enzymen der P450-Familie die gleiche Technologie zur Verbesserung chemischer Reaktionen in anderen Bereichen, wie z. B. bei der effizienten Herstellung von Arzneimitteln, einsetzen kann.
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