Umweltwirkungen moderner (Misch-) Kraftstoffe für Dieselmotoren

In ihrem im Jahre 2004 vorgelegten Bericht zur nachhaltigen Entwicklung kam die frühere Bundesregierung bei Kraftstoffen zu dem Ergebnis, dass bis 2020 Effizienzsteigerungen bei Diesel- und Ottomotoren sowie innovative Antriebskonzepte eine zentrale Rolle spielen werden. Biokraftstoffe wie Biodiesel werden zukünftig insbesondere als Beimischungskomponente eingesetzt werden. Die gleiche Feststellung trifft nach Auffassung der früheren Bundesregierung ebenfalls für die zukünftige Verwendung sowohl von Gas-to-Liquid-Kraftstoffen (GTL) als auch Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen (BTL) zu.

Auch wenn in dem Bericht bei BTL-Kraftstoffen von nennenswerten Produktionskapazitäten frühestens ab dem Jahr 2010 ausgegangen wird, müssen für eine flächendeckende Verwendung sowohl von Biodiesel als auch BTL als Mischungsanteil in Dieselkraftstoff die Umweltwirkungen bezüglich der entstehenden Abgasemissionen geprüft werden.

In einem von der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V. (UFOP) und Shell Research Limited geförderten Verbundvorhaben des Instituts für Technologie und Biosystemtechnik der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Kooperation mit dem Steinbeis-Transferzentrum Biokraftstoffe und Umweltmesstechnik Coburg sowie dem Zentrum für Arbeits- und Sozialmedizin der Universität Göttingen wurden die Umweltwirkungen unterschiedlicher Dieselkraftstoffe untersucht. Nunmehr legten die Projektpartner die Ergebnisse des Vorhabens in einem Abschlussbericht vor.

Ziel des Projekts waren vergleichende Abgasuntersuchungen bei Verwendung von

o Shell Mittel-Destillat (GTL) mit Schmierfähigkeitsadditiv
o fossilem Dieselkraftstoff (DK)
o Rapsölmethylester (RME)
o Premium-Dieselkraftstoff (PDK – bestehend aus 60 % DK, 20 % RME und 20 % GTL)
o einem Gemisch aus 95 % GTL und 5% RME (B5GTL).

Bei dem letztgenannten Gemisch ist also RME dem GTL als Additiv zur Verbesserung der Schmierfähigkeit beigemischt. Für die Untersuchungen wurde ein Nutzfahrzeugmotor OM 906 LA der Firma Mercedes-Benz (Euro III) im ESC-Test mit den genannten Kraftstoffqualitäten betrieben und die limitierten Abgaskomponenten, die Partikelgrößenverteilung sowie die Mutagenität der organisch löslichen Partikelfraktionen wurden ermittelt.

Insgesamt verursacht der Kraftstoff GTL durchweg niedrigere Emissionen als herkömmlicher DK, wobei die besonders niedrigen Stickoxidemissionen und die deutlich geringere Mutagenität hervorzuheben sind. RME zeigt bei den Kohlenwasserstoff-, Kohlenmonoxid- und Partikelmassenemissionen Vorteile. PDK verbindet diese Vorteile. Während B5GTL nahezu in allen Messwerten der zu erwartenden Kombination aus GTL mit geringer Verschiebung zum RME entspricht, zeigen sich beim PDK nichtlineare Effekte. Dazu gehört eine geringere Partikelmassenemission.

Zusammenfassend diente das Vorhaben dazu, die Verwendung von Kraftstoffen mit einem wahrnehmbaren Biogenitätsgehalt sowie die Auswirkungen von GTL (rein und in Zumischung) auf die Emissionen zu untersuchen. In diesem Sinn kann von einem kraftstoffsystemtechnischen Forschungsansatz gesprochen werden. GTL stellt darüber hinaus einen möglichen Prototyp für zukünftiges BTL dar.

Die präliminaren Testreihen wurden an einem Euro-3-Nutzfahrzeugmotor ohne Abgasnachbehandlung durchgeführt. Insbesondere die nichtlinearen Emissions- und Wirkungsänderungen weisen darauf hin, dass die Untersuchungen auf Euro-4-Fahrzeuge mit Abgasnachbehandlung ausgeweitet werden müssen, um Vorteile und auch Gefahren des beliebigen Mischens von Kraftstoffen zu ermitteln, die Zusammenhänge zu erkennen und an die Motorenentwicklung weiterzuleiten. Das Projekt ist demnach auch als der Beginn der zukünftigen Formulierung eines motor- und umweltverträglichen Biokraftstoffs jenseits von reinem BTL oder reinem RME zu betrachten. Es zeigt die Potenziale der Kraftstoffforschung und regt an, den begonnenen Weg konsequent fortzusetzen.

Der Abschlussbericht des Vorhabens mit dem Titel „Vergleich von Shell Mittel-Destillat, Premium-Dieselkraftstoff und fossilem Dieselkraftstoff mit Rapsölmethylester“ ist bei der UFOP (Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V., Haus der Land- und Ernährungswirtschaft, Claire-Waldoff-Str. 7, 10117 Berlin) erhältlich.

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Axel Munack, Institut für Technologie und Biosystemtechnik, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Bundesallee 50, 38116 Braunschweig, Tel. 0531-596-4201, E-Mail: axel.munack@fal.de