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Ethanol

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Definition: die gebräuchlichste Form von Alkohol

Summenformel: C2H5OH

Englisch: ethanol

Kategorie: Energieträger

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 26.01.2013; letzte Änderung: 24.05.2015

Ethanol (auch Ethylalkohol oder Spiritus) ist die gebräuchlichste Form von Alkohol – die Form von Alkohol, die auch in alkoholischen Getränken wie Wein und Bier vorkommt (Trinkalkohol).

Bei Zimmertemperatur und Normaldruck ist Ethanol eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 78 °C. Das Ethanol-Molekül hat die chemische Formel C2H5OH; es ähnelt dem Ethan-Molekül, jedoch ist zusätzlich ein Sauerstoffatom zwischen das C-Atom und eines der H-Atome eingebaut.

Ethanol ist ein Zellgift und kann bei Einnahme in größeren Mengen zu schweren Alkoholvergiftungen führen. Jedoch ist es wesentlich weniger giftig als das chemisch verwandte Methanol.

Ethanol ist leicht entzündlich und verbrennt an der Luft sauber zu Kohlendioxid und Wasser. Es kann somit als Energieträger dienen, beispielsweise als Kraftstoff für Ottomotoren, auch zur Beimischung zu Benzin (siehe unten), und als Brennstoff, z. B. in Form von Brennspiritus. Der Heizwert von reinem Ethanol beträgt 26,8 MJ/kg oder 21,1 MJ/l.

Herstellung von Ethanol

Trinkalkohol entsteht durch Vergärung von Zuckern oder Stärke aus biologischen Materialien, also durch die Aktivität von Bakterien und Hefen. Auch als Energieträger genutztes Ethanol wird häufig durch Vergärung von Biomasse gewonnen. Dabei geht ein Teil der Energie der Biomasse verloren, und es entsteht Kohlendioxid. Geeignete Ausgangsstoffe sind z. B. Mais, Zuckerrüben und Holzabfälle. Da dies biologische Stoffe sind, spricht man von Bioethanol – was nicht bedeutet, dass die Herstellung besonders umweltverträglich sein muss. Immerhin gehört Bioethanol zu den erneuerbaren Energiequellen.

Die Konzentration von Ethanol bei der Vergärung ist auf ungefähr 15 % begrenzt, weil die für die Vergärung verantwortlichen Mikroorganismen bei höheren Konzentrationen absterben. Durch Destillation kann die Konzentration dann aber auf über 90 % erhöht werden. In der Industrie wird das ausgefeiltere Verfahren der Schleppmittelrektifikation verwendet, um auf wesentlich höhere Konzentrationen zu kommen.

Auch technisch ist Ethanol herstellbar, z. B. aus Ethen (C2H4) und Wasser (H2O) mit Hilfe von Schwefelsäure oder Phosphorsäure als Katalysator. Andere Möglichkeiten sind die katalytische Hydrierung von Acetaldehyd und die Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Auf solche Weisen hergestelltes Ethanol wird als Industriealkohol genutzt, z. B. als Lösungsmittel oder als Brennstoff. Beispielsweise wird vergälltes Ethanol als Brennspiritus verkauft, der in Campingkochern verwendet werden kann. Auch als Desinfektionsmittel oder Konservierungsmittel wird Ethanol oft eingesetzt.

Besteuerung und Vergällung

Ethanol wird mit der Branntweinsteuer belegt, soweit es nicht nachweislich für andere Zwecke als den menschlichen Genuss verwendet wird. Für andere Zwecke vorgesehenes Ethanol wird zur Zugabe gewisser übel schmeckender und schwer entfernbarer Substanzen vergällt, um den Missbrauch für menschlichen Konsum (unter Umgehung der Branntweinsteuer) zu verhindern.

Bioethanol-Beimischungen zum Benzin

Ethanol kann in reiner Form als Kraftstoff für Ottomotoren eingesetzt werden, aber auch als Beimischung zum Benzin. Beispielsweise enthält die Sorte Super E10 zehn Volumenprozent Bioethanol. Aus dieser Beimischung ergeben sich Vorteile, aber auch Nachteile und Probleme. Der Artikel über Benzin erläutert dies.

In reiner Form wird Ethanol nur relativ selten als Kraftstoff eingesetzt. Es bietet zwar für die Verwendung in Ottomotoren einige erhebliche Vorteile gegenüber Benzin, insbesondere eine sehr hohe Klopffestigkeit (ROZ 114), eine hohe spezifische Verdampfungswärme (verbesserte Innenkühlung und damit besserer Füllgrad des Motors) und eine vergleichsweise hohe Abgasqualität. Jedoch sind diverse Anpassungen von Motoren für den Einsatz von Ethanol notwendig. Beispielsweise vertragen viele häufig in Motoren eingesetzte Kunststoffe keine konzentrierten Alkohole, und das Kaltstartverhalten kann aufgrund des niedrigen Dampfdrucks nur mit unterstützenden Maßnahmen ausreichend robust sein, beispielsweise mit einer Vorwärmung der Ansaugluft. Ein ganz für die Verwendung von Ethanol optimierter Motor (mit hohem Verdichtungsverhältnis und entsprechend hohem Wirkungsgrad) kann zwar recht energieeffizient arbeiten, lässt sich dann aber nicht mehr mit Benzin betreiben. Aus solchen Gründen erweist es sich als günstiger, Bioethanol größtenteils als Beimischung zu Benzin, welches ja in sehr großen Mengen verbraucht wird, einzusetzen. Hierfür sind nur vergleichsweise geringfügige Anpassungen der Motoren notwendig.

Siehe auch: Bioethanol, Methanol, Kraftstoff, Benzin, Energieträger, erneuerbare Energie
sowie andere Artikel in der Kategorie Energieträger

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