Verbrennungschemie von Biokraftstoffen

Die Erforschung von Verbrennungsprozessen ist ein wichtiger Aspekt bei der Einführung von alternativen Brennstoffen wie Ethanol, Butanol oder Biodiesel. Biokraftstoffe sollen zur Minderung von CO2 beitragen.

Aus chemischer Sicht sind ihre Verbrennung und ihr Schadstoffpotential jedoch noch wenig untersucht. In dem renommierten Journal „Angewandte Chemie“ ist hierzu jetzt eine umfangreiche Abhandlung internationaler Forscher unter maßgeblicher Beteiligung der Bielefelder Chemikerin Professorin Dr. Katharina Kohse-Höinghaus und ihrer Arbeitsgruppe erschienen.

Die Umweltfreundlichkeit von Brennstoffen ergibt sich nicht allein aus der CO2-Bilanz. Che-misch betrachtet ist deren Verbrennung ein außerordentlich komplexer Prozess. Bei der Verbrennung von Biodiesel laufen zum Beispiel etwa 35.000 (!) verschiedene chemische Reaktionen ab. Viele Zwischenprodukte dieser Reaktionen beobachten die Bielefelder Arbeitsgruppe und ihre internationalen Kollegen direkt in der Flamme. Sie benutzen dazu eine weltweit einmalige Methodenkombination aus hochempfindlichen laserspektroskopischen und massenspektrometrischen Verfahren, bei denen auch zwei Teilchenbeschleuniger – in Berke-ley, USA und Hefei, China – zum Einsatz kommen. Diese Analysen sind nicht zuletzt Grundlage für genauere Aussagen zur Umweltverträglichkeit von Biobrennstoffen. Das Team interessiert sich dabei für die Frage, wie der strukturelle Aufbau der beteiligten Kraftstoffmoleküle die Schadstoffbilanzen beeinflusst.

Das international zusammengesetzte Forscherteam umfasst neben der Bielefelder Arbeitsgruppe mehrere namhafte wissenschaftliche Einrichtungen in den USA und China. Ihre Forschungsergebnisse zeigen die im Allgemeinen geringere Tendenz von Biokraftstoffen zur Bildung von Ruß; verglichen mit fossilen Brennstoffen entstehen jedoch deutlich mehr bedenkliche Carbonylverbindungen, wie zum Beispiel Formaldehyd und Acetaldehyd. Solche Ergebnisse dienen insbesondere als Grundlage für die Entwicklung von Reaktionsmechanismen, die in Computersimulationen zur Vorhersage von Schadstoffemissionen benutzt werden. Inzwischen greifen namhafte Institute aus der ganzen Welt auf diese Daten zu.

Nach Einschätzung großer wissenschaftlicher Akademien wie der Leopoldina oder der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften wird die Verbrennung fossiler und alternativer Energieträger in den nächsten zehn bis zwanzig Jahren weiterhin eine wichtige Rolle spielen. Verbrennungsforschung ist daher als wichtiges Element zur Reduktion von Schadstoffen unverzichtbar.

Kontakt:
Professorin Dr. Katharina Kohse-Höinghaus, Universität Bielefeld
Fakultät für Chemie
Telefon: +49. (0)521. 106-2052
E-Mail: kkh@pc1.uni-bielefeld.de