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Chemie ReferatThema:Treibstoffe 15.1.2013


Benzin

-Motorenbenzin
ist ein komplexes Gemisch

-über 100
verschiedenen leichten
Kohlenwasserstoffen

-Siedebereich liegt
zwischen dem von
Butan
und Kerosin/Petroleum

- zwischen 30 Â°C und 150 Â°C


-wird aus
veredelten Komponenten aus der Erdölraffination
hergestellt und als
Kraftstoff
eingesetzt.

-5-12 C-Atome

-Die Hauptbestandteile des Benzins sind vorwiegend
Alkane,
Alkene,
Cycloalkane
und
aromatische
Kohlenwasserstoffe

-Aromat= Stoffklasse (Bsp. Benzolring)

-mit 5 bis 11 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül


Herstellung:

-Die Kohlenwasserstoffe werden im ersten Schritt durch
Destillation
aus
Erdöl
gewonnen

-Daneben werden in das Roh-Benzin noch diverse
Ether
(wie
MTBE,
ETBE) und
Alkohole(Ethanol, sehr selten noch
Methanol) zugemischt.

--Erdöldestillation-> Benzinfraktionen (nicht besonders klopffest/niedrige Oktanzahl)

-Die
Ether
bzw. das Ethanol erhöhen die Klopffestigkeit des fertigen Benzins.

-Ziel: hohe klopffestigkeit->zyklisch und langkettige Moleküle (REFORMIEREN)

-dadurch entsteht ein hoher Anteil an Benzol und Benzolabkömmlingen; krebserregend


-Bedarf an Benzin ist größer, als es natürlicher Weise im Erdöl vorhanden ist

-> Cracken: teilt die Langkettigen Moleküle in kürzere


-Zusammensetzung variiert je nach Jahreszeit, im Sommer weniger leicht siedende Anteile

-verschieden Mineralölkonzerne mischen dem Grundstoff eigene Bestandteile hinzu(ENDPUNKTDOSIERUNG)


-In Deutschland wurden 2007 ca. 21,3 Millionen Tonnen Motorenbenzin verbraucht


(davon 5,6 Millionen Tonnen Normalbenzin).

-Der Produktionsüberschuss wird exportiert (vorwiegend Schweiz und USA).


-Zusatz von Blei ist seit 2000 verboten

-1920 bis Ende des 2.Weltkrieges: synthetisches Benzin wegen Erdölmangel; Kohleverflüssigung aus Kohle(heute zu unwirtschaftlich)


Verbrennung im Motor:


4 Takt-Motor:

1. Takt: Ansaugen:

-Kolben erzeugt ein Vakuum (Stand des Kolben: unten)

-Aus dem Vergaser kommt ein Gemisch von Luft und fein verteilten Benzintröpfchen


2. Takt: Verdichten:

-Kolben schiebt sich nach oben und verdichtet das Benzin-Luft Gemisch (wird auf 1/8 des ursprünglichen Volumens zusammengepresst)

-dabei erwärmt es sich stark


3.Takt: Arbeiten:

-Zündkerze entzündet durch einen Funken das Luft-Benzin Gemisch

-entstehenden Verbrennungsgase haben ein größeres Volumen als das ausgangs Gemisch

-> der Kolben wird herunter gedrückt / Arbeit wird verrichtet


4.Takt: Ausstoßen:

-Durch den Schwung wird der Kolben wieder hoch gedrückt

-Die Abgase entweichen


Klopfende Verbrennung:

-mehrere Zündnester statt einer einzigen Flammenfront (Bestandteile des Gemisches mit geringerer Siedetemperatur)

-erhöht den Druck im Kolben-> geringere Leistung, erhöhter Verschleiß

-Klopfgeräusch entsteht durch die harten Druckstöße


E10

- wie Benzin nur mit 10% Bioethanol Anteil

- Bioethanol durch Fermentation aus Zucker gewonnen

- durch Zugabe der benötigten Enzyme oder durch Zugabe von
Bakterien-,
Pilz-, sonstige biologische Zellkulturen

- durch verschiedene thermische Trennverfahren augereinigt:

-Destillation

-Trocknung(Gleichgewicht zw. den Aggregatzuständen)

-Brennen

-Trennung aufgrund unterschiedlicher Gefrierpunkte

-Trennung durch Sublimation (Feststoff geht direkt in den gasförmigen Zustand über/sublimierte Stoff scheidet sich an einer gekühlten Glasfläche ab)

-Trennung aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit (Chromatographie)

-hat meist eine Reinheit von über 99,95 %, damit es als Treibstoffzusatz verwendbar ist

-ist erforderlich bei Mischung mit Benzin, weil sich sonst das Wasser absetzt


Kontroverse

Positiv:

-hilft die Abhängigkeit von Erdölimporten zu mindern

-wird bei steigenden Erdölpreisen immer rentabler, durch steigenden Erdölpreis

-wird aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen (Zuckerrüben, Zuckerohr, Getreide usw.)

- diese zucker- und stärkehaltigen Agrarprodukte können in Ländern mit einer Überschussproduktion sinnvoll genutzt werden


-riesige Monokulturen schaden dem Regenwald und der Umwelt

-große Mengen an Pestiziden und Dünger werden benötigt

-wird aus Lebensmitteln gewonnen


Andere Möglichkeit

-Beimischung von Ethyl-tertiär-Buthylether (Reaktionsprodukt aus 2-Methylpropen (Isobuten) und Ethanol)

-ersetzt den giftigen und umweltschädlichen Methyl-teritär-Butylether (

-dient als Antiklopfmittel


Diesel


Dieselmotor nach Rudolf Diesel benannt:

-saugt nur Luft an und verdichtet diese, dann werden Dieseltröpfchen eingeleitet

-Temperatur steigt an-> Selbstentzündung

-keine Zündkerze, aber eine Glühkerze, die die Aufgabe hat den Verbrennungsraum vorzuheizen

-höherer Wirkungsgrad als beim Ottomotor


-10-22 C-Atome

-Dieselkraftstoff
(auch
Diesel
oder
Dieselöl
genannt)

-wird aus Kerosin und anderen Destillaten von Erdöl hergestellt

-9 bis 22
Kohlenstoff-Atomen pro
Molekül

-Siedebereich
zwischen 170 Â°C und 390 Â°C

Um die Kälteeigenschaften von Dieselkraftstoff zu beeinflussen, muss im Winter ein erhöhter Anteil Kerosin beigemischt werden

In Deutschland wurden 2007 ca 29,1 Millionen Tonnen Dieselkraftstoff (inkl. Binnenschifffahrtsdiesel) verbraucht.
Die Mehrproduktion (s. o., Herstellung) wird exportiert (hauptsächlich nach Frankreich, Österreich, Polen, aber auch – überraschenderweise – nach Spanien).


Kerosin:

Kerosine sind jeweils ein enger Fraktionierschnitt aus dem leichten
Mitteldestillat
derErdölraffination, versehen mit Additivpaketen zur Erreichung der jeweiligen Spezifikation. Die Siedekurve von Kerosin verläuft im Vergleich zu anderen Kraftstoffen recht flach.


Es wird heute den obersten Kolonnenböden des
Mitteldestillats
der
Erdölrektifikation
entnommen. Die Hauptbestandteile des Kerosins sind vorwiegend
Alkane,
Cycloalkane
und
aromatischeKohlenwasserstoffe
mit etwa 8 bis 13
Kohlenstoff-Atomen pro
Molekül.


In Deutschland wurden 2007 ca. 8,8 Millionen Tonnen Flugturbinenkraftstoff (schwer) verbraucht.[5]
Da erheblich weniger Jet in Deutschland produziert wurde (4,6 Millionen Tonnen, s. o.), musste das Defizit durch Importe – hauptsächlich aus Rotterdam – gedeckt werden.

Als Vergleich: Der Absatz an
Petroleumbelief sich auf eine verschwindend geringe Menge von 14.000 Tonnen.


Fette

Biodiesel nadja

-Motor muss modifiziert werden

-mit dem Umbau eines Motor erlischt die Motorgarantie des Herstellers, deswegen werden Dieselfahrzeuge oft nach der Garantiezeit umgerüstet


Rapsöl – Kontroverse

Vorteile von Rapsöl:

-Co2 neutral (wird so viel Co2 frei, wie sie zuvor gebunden hat)

-kein krebserregendes Benzol

-kein umweltschädliches Schwefeldioxid in den Abgasen

-Rapsöl ist biologisch abbaubar

-Ölpflanzen wachsen auch auf stillgelegten Äckern


Nachteile von Rapsöl:

-ethisch bedenklich: Pflanzöl ist ein Lebensmittel (Ernährungsexperten sprechen bereits von „einer Konkurrenz von Tank und Teller“

-Anbau von Raps erfordert hohen Energieaufwand (1l Rapsöl = 0,5 l Diesel)

-Deutschland müsste Rapsöl importieren, um kompletten Bedarf zu decken

-in asiatischen Ländern mussten Regenwälder abgeholzt werden, um Fläche zu schaffen

-Stickstoffdünung ist erforderlich/ Pflanze wandelt Stickstoff in Distickstoffmonooxid (N2O/Lachgas) -> Treibhausgas/ Treibhauseffekt fast 300 mal so groß wie der von CO2

-Stilllegung wirkt eigentlich gegen Überproduktion von Lebensmitteln/ Brachflächen wären Flächen für wild lebende Pflanzen und Tiere



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