In den frühen 2000er Jahren, als ich ein junger, verängstigter Umweltschützer im Hippie-Surfer-Mekka von Santa Cruz, Kalifornien, war, teilte ein Freund eine umwerfende Tatsache: Autos können mit Pflanzenöl und Alkohol fahren.
"Alter!", Rief mein Kumpel aus, bevor er erklärte, dass Henry Ford das Modell T für den Betrieb mit Hanf-Biokraftstoff entworfen habe, und Rudolf Diesel, der den Dieselmotor erfunden hatte, wollte, dass es mit Erdnussöl betrieben werde. Darüber hinaus verschmutzen Biokraftstoffe nicht wie Erdöl, erfuhr ich. Ich traf bald einen Typen mit einem umgebauten Biodiesel-Schulbus, der den köstlichen Geruch von Pommes aus dem Auspuff roch.
Warum schien niemand außer verträumten Hippies davon Kenntnis zu haben? Und warum haben wir ein Jahrhundert nach der Erfindung des Modells T Kriege um Erdöl geführt - und den Planeten mit Erdölabgasen zerstört -, als wir zu Hause unseren eigenen organischen, klimafreundlichen Kraftstoff anbauen konnten?
Innerhalb weniger Monate kaufte ich einen verprügelten Diesel-Truck und schlich mich hinter japanische Restaurants, um gebrauchtes Frittieröl aus riesigen Metallbehältern, die nach ranzigem Tempura rochen, abzusaugen. Ein Freund und ich wehrten die Ratten und Winos ab und sammelten das Öl in 55-Gallonen-Fässern, mischten es mit Methanol, das in einem Spezialgeschäft für Kraftfahrzeuge erhältlich war, und Red Devil Lye, einem üblichen Abflussreiniger aus dem örtlichen Baumarkt (das sind die drei) Hauptzutaten in Biodiesel) in seinem Hinterhof. Mit Hazmat-Handschuhen und Sicherheitsbrillen (Lauge und Methanol, wir waren bestürzt zu erfahren, dass sie hochgiftig sind) bekleidet, unsere Overalls mit Öl befleckt, gossen wir nervös die erste Charge in den Kraftstofftank meines Lastwagens und ließen den Motor an.
Es lief nicht nur, sondern auch der laute, klapprige Dieselmotor schnurrte sanft (Methanol wird eigentlich als Reiniger für Einspritzdüsen verkauft, wodurch die Motoren mit Biodiesel ruhiger laufen). Mein Freund und ich hatten einen hohen Fünfer, als der üble Geruch von Dieselabgasen einem relativ angenehmen Frittierduft Platz machte. Wir hatten uns nicht nur einer Revolution zur Rettung des Planeten angeschlossen, sondern füllten auch unsere Tanks zum Preis von ein wenig Methanol und Lauge.
Die Biokraftstoff-Revolution, die es nicht gab
Zu dieser Zeit fingen Horden von DIY-Biokraftstoff-Enthusiasten im ganzen Land an, gebrauchtes Frittieröl zu reinigen, und zahlreiche Start-up-Unternehmen begannen, recycelten Biodiesel im kommerziellen Maßstab zu produzieren. Die Bundesregierung engagierte sich ebenfalls und bot Landwirten und Ölfirmen Anreize für den Aufbau einer landesweiten Industrie mit einheimischen Brennstoffen.
Mit der Einführung des landesweiten Standards für erneuerbare Brennstoffe im Jahr 2005 und des Gesetzes zur Energieunabhängigkeit und -sicherheit im Jahr 2007 war die Transportbranche gezwungen, Biokraftstoffe in großem Maßstab einzuführen, weshalb fast jede Gaspumpe im Land jetzt ein kleines Zeichen trägt unter Hinweis darauf, dass der Kraftstoff „bis zu 10 Prozent Ethanol enthalten kann“ - der alkoholbasierte Kraftstoff, der das Gasmotoräquivalent von Biodiesel darstellt.
Dieses Bild war jedoch nicht so rosig, wie es schien, wie wir in einem Fotoessay über Ethanol auf Maisbasis in der Herbstausgabe 2017 von Modern Farmer ausführlich beschrieben haben. Mais und, in geringerem Maße, Sojabohnen und Milo sind die einzigen Kulturen, die sich in den USA als wirtschaftlich rentabel für die Herstellung von Biokraftstoffen im industriellen Maßstab erwiesen haben (große Mengen von Zuckerrohrethanol werden in tropischen Ländern wie Brasilien hergestellt). Es stellt sich jedoch heraus, dass die Umweltprobleme, die mit dem Anbau dieser Pflanzen in industriellem Maßstab verbunden sind - eine Kultur, die fruchtbares Land sowie reichliche Bewässerungs-, Bodenbearbeitungs- und Traktorkraftstoffproduktion erfordert - die Umweltvorteile der Verbrennung von Biokraftstoff auf Maisbasis überwiegen.
Maisethanol hat schnell seinen Ruf als Klimawandel-Lösung verloren, aber die Landwirte pflanzen es eifrig weiter, was durch die gestiegenen Preise pro Scheffel seit Inkrafttreten des Renewable Fuel Standard begünstigt wird. Fast 40 Prozent der jährlichen Maisernte werden jetzt in Kraftstoff umgewandelt. Die „Ethanol-Begeisterung“ hat dazu geführt, dass in den letzten Jahren einige der letzten Überreste der einheimischen Prärie bearbeitet wurden, um Mais anzupflanzen. Die Ethik, erstklassiges Ackerland für den Anbau von Treibstoff anstelle von Nahrungsmitteln zu verwenden, ist bestenfalls zweifelhaft.
Biokraftstoffkulturen der nächsten Generation
Die Verwendung von recyceltem Speiseöl als Kraftstoff hat sich noch nicht zu einem weitverbreiteten kommerziellen Erfolg entwickelt, und es gibt auch nicht genug Frittieröl, um auch nur einen Bruchteil der Fahrzeuge in diesem Land mit Kraftstoff zu versorgen. Theoretisch kann jedoch fast jedes Pflanzenmaterial in Biokraftstoff umgewandelt werden, einschließlich Abfallprodukten wie Sägemehl und Maisstängeln (derzeit wird Ethanol hauptsächlich aus Maiskörnern und nicht aus Stängeln hergestellt). Die Forscher arbeiten an Biokraftstoffen, die aus Arten hergestellt werden, die auf Randgebieten stark wachsen und wenig oder gar keine Bewässerung oder Dünger benötigen. Einige versuchen sogar, invasive Arten als Ausgangsmaterial für Biokraftstoffpflanzen zu ernten.
Leider haben eine Vielzahl von praktischen und technologischen Hürden bisher die Massenproduktion dieser umweltfreundlichen Biokraftstoffe verhindert. Mit dem Fortschreiten der Wissenschaft dürften diese Herausforderungen jedoch gemeistert werden. Hier einige der vielversprechendsten Biokraftstoffe, die derzeit entwickelt werden.
Hanf
Henry Fords Traum könnte eines Tages Wirklichkeit werden. Hanffasern haben eine lange Tradition und die Samen sind nicht nur ernährungsphysiologisch, sondern haben auch einen bemerkenswert hohen Ölgehalt. Hanf, im Wesentlichen ein Unkraut, gedeiht auf armem Land und benötigt nur minimale Inputs, produziert jedoch fast viermal so viel Öl pro Morgen wie Sojabohnen. Dies ist derzeit die einzige großflächig angebaute Ernte für Biodiesel in den USA. Die größte Herausforderung bei der Verwendung von Hanf als biokraftstoff wird nämlich so wenig davon angebaut. Einige Länder, wie Frankreich und Kanada, stellen es in begrenztem Umfang her, aber in den USA ist der Anbau von „industriellem“ Hanf für Landwirte seit den 1930er Jahren verboten - auch wenn es nicht genug THC enthält, um irgendjemanden in die Höhe zu treiben.
(jessicahyde über Fotolia) Switchgrass
Während Ethanol auf Maisbasis kaum so viel Energie enthält, wie zur Herstellung benötigt wird, enthält der aus Switchgrass, einer in der Great Plains-Region beheimateten Präriepflanze, hergestellte Kraftstoff mehr als das Fünffache an Energie, um es anzubauen und zu verfeinern in Ethanol. Anstatt einheimische Prärie zu bestellen, um Mais anzupflanzen, könnte Biokraftstoff auf der Basis von Switchgrass die Wiederbepflanzung der Prärie fördern. Das Problem ist, dass die „cellulosische“ Biokraftstofftechnologie, die zur Umwandlung von Gräsern und holzigen Pflanzenmaterialien in Ethanol erforderlich ist, nicht so schnell Fortschritte gemacht hat wie die Technologie zur Umwandlung von Getreide in Kraftstoff. Es gibt es, aber es ist noch nicht ganz kostengünstig. Inzwischen werden in den USA jährlich mehrere Millionen Gallonen Biokraftstoff auf Zellulosebasis hergestellt, und es scheint nur eine Frage der Zeit zu sein, bis wir die Technologie für Switchgrass haben, um Mais als Ausgangsstoff für Ethanol zu ersetzen.
Carrizo Cane
Hunderttausende Hektar im Süden der USA, von Florida bis Kalifornien, sind von einer exotischen Pflanze befallen, die als Carrizo-Rohr oder Riesenrohr bekannt ist. Dieser Verwandte von Bambus wird in einem Jahr 20 bis 30 Fuß groß und produziert mehr Biomasse pro Morgen als fast jede andere Pflanze auf der Erde. Es wurde als ein noch besserer Kandidat für die Produktion von Ethanol auf Zellulosebasis angepriesen als Rutenhirse und wird zu diesem Zweck bereits im kommerziellen Maßstab in Europa verwendet, wo es eine einheimische Art ist. Die invasiven Tendenzen bieten jedoch wenig Anreiz, sie an anderer Stelle anzupflanzen. Es wurden einige Anstrengungen unternommen, um den bereits in den USA wachsenden Carrizo-Zuckerrohr zu ernten, der hauptsächlich an Flussufern und in Feuchtgebieten vorkommt und dort einheimische Pflanzen erstickt. Dieser Ansatz klingt wie eine Win-Win-Situation, ist aber bisher logistisch nicht umsetzbar.
Carrizo-Rohr, auch bekannt als Riesenrohr. (hk13114 / Shutterstock.com) Jatropha
Dieser tropische Strauch ist giftig für Menschen und Tiere, aber die Samen bestehen zu 40 Prozent aus Öl, das früher als Lampenöl verwendet wurde. Ab Mitte der 2000er Jahre wurden Zehntausende Morgen Jatropha für Biokraftstoffe angebaut, hauptsächlich in Indien und Afrika. Es war bekannt, dass die Pflanze auf marginalem Land gedeiht, aber für eine maximale Ölförderung werden reicher Boden und Bewässerung benötigt. Die Forscher züchten jedoch weiterhin verbesserte Sorten, und mehrere afrikanische Länder investieren weiterhin in diese Sorten. Sie stellen sich diesen schäbigen Strauch als Schlüssel für ihre künftige Kraftstoffversorgung vor.
Jatropha-Samen (Pratuan Netsaengsri / Shutterstock.com) Algen
Algen produzieren bis zu 200 Mal mehr Öl pro Morgen als Soja. Diese schnell wachsenden Wasserorganismen können in Salzwasser, kommunalen Abwasserlagunen oder in flachen künstlichen Einzugsgebieten in der Wüste gezüchtet werden, in denen keine anderen Pflanzen überleben können. Das US-Energieministerium und mehrere der weltweit größten Ölkonzerne haben Hunderte Millionen Dollar in die Steigerung der Algenbrennstoffproduktion gesteckt. Vor einem Jahrzehnt versprachen die Wirtschaftsförderer, dass Algenbrennstoff inzwischen so billig wie Erdölbrennstoff ist - und dass er an Tankstellen in großem Umfang erhältlich ist. Aber die Macken der Anlage haben die Produktion in großem Maßstab unerschwinglich gemacht, und viele Algenbrennstoff-Start-ups sind in den letzten Jahren untergegangen. Andere verfolgen immer noch den Traum. In diesem Sommer meldete Exxon Mobil einen technologischen Durchbruch, der verspricht, Algentreibstoff endlich kostengünstig zu machen - es handelt sich jedoch um einen gentechnisch veränderten Algenstamm.
Eine Flut von Grünalgen in einem Teich (Detailfoto / Shutterstock.com) Weitere Geschichten von Modern Farmer:
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