imported>SchlurcherBot: Bot: http → https

2026-04-20T05:40:20Z

Bot: http → https

Neue Seite

{{Infobox Brennstoff
| Name =
| Bild = [[Datei:Biobutanole.svg|300px]]
| Andere Namen = * 1-Butanol, Butan-1-ol (''n''-Butanol)
* ''i''-Butanol, ''iso''-Butanol (Isobutanol)
| Handelsnamen =
| Beschreibung = Kraftstoff für Otto-Motoren
| Herkunft = biosynthetisch beziehungsweise biogen
| Bestandteile =
| CAS = * {{CASRN|71-36-3|Q16391}} (''n''-Butanol)
* {{CASRN|78-83-1|Q151797}} (Isobutanol)
| Aggregat = flüssig
| Viskosität = 2,63 mm2/s bei 40 °C (''n''-Butanol)<ref name="Trindade">{{Literatur |Autor=Wagner Roberto da Silva Trindade & Rogério Gonçalves dos Santos |Titel=Review on the characteristics of butanol, its production and use as fuel ininternal combustion engines |Sammelwerk=Renewable and Sustainable Energy Reviews |Band=69 |Datum=2017 |Seiten=642–651 |DOI=10.1016/j.rser.2016.11.213}}</ref>
| Dichte = *0,81 g/cm3 (''n''-Butanol)<ref name="Peralta">{{Literatur |Autor=Pamela P. Peralta-Yahya, Fuzhong Zhang, Stephen B. del Cardayre & Jay D. Keasling |Titel=Microbial engineering for the production of advanced biofuels |Sammelwerk=Nature |Band=488 |Datum=2012 |Seiten=320–328 |DOI=10.1038/nature11478}}</ref>
* 0,802 g/cm3 (Isobutanol)<ref name="Peralta" />
| Heizwert = * 33,1 MJ/kg (''n''-Butanol)<ref name="Trindade" />
* 33 MG/kg (Isobutanol)<ref name="Karabektas">{{Literatur |Autor=Murat Karabektas & Murat Hosoz |Titel=Performance and emission characteristics of a diesel engine using isobutanol–diesel fuel blends |Sammelwerk=Renewable Energy |Band=34 |Datum=2009 |Seiten=1554–1559 |DOI=10.1016/j.renene.2008.11.003}}</ref>
| Brennwert =
| Wobbe-Index =
| Oktanzahl = *96 / 78 (ROZ/MOZ) (''n''-Butanol)<ref name="Peralta" />
* 113 / 94 (ROZ/MOZ) (Isobutanol)<ref name="Peralta" />
| Cetanzahl = * 25 (''n''-Butanol)<ref name="Trindade" />
* < 15 (Isobutanol)<ref name="Karabektas" />
| Hypergol =
| Schmelzbereich =
| Siedebereich = Siedepunkt 117,7 °C (''n''-Butanol)<ref name="Trindade" />
| Flammpunkt = * 35 °C (''n''-Butanol)<ref name="Peralta" />
* 28 °C (Isobutanol)<ref name="Peralta" />
| Zündtemperatur = 385 °C (''n''-Butanol)<ref name="Trindade" />
| Verbrennungstemperatur =
| Explosionsgrenze = 1,4–11,2 Vol.-% (''n''-Butanol)<ref name="Trindade" />
| Temperaturklasse =
| Explosionsklasse =
| Mindestluftbedarf = 11,21 mol/mol (''n''-Butanol)<ref name="Peralta" />
11,1 mol/mol (Isobutanol)<ref name="Karabektas" />
| Kohlendioxidemissionen =
| Quelle GHS-Kz = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|/}}
| EUH = {{EUH-Sätze|/}}
| P = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P = 
| ToxDaten =
| UN-Nummer =
| Gefahrnummer =
}}

Als '''Biobutanol''' (C4H10O) werden [[Butanole]] bezeichnet, die aus [[Biomasse]], wie z. B. [[Zucker]], [[Stärke]], [[Stroh]] oder [[Holz]], gewonnen werden. Werden [[Cellulose|cellulosereiche]] Rohstoffe wie Stroh oder Holz verwendet, spricht man auch von '''Cellulose-Butanol'''.

Von besonderer Bedeutung sind dabei [[n-Butanol|''n''-Butanol]] und [[Isobutanol]] (''i''-Butanol) als [[Biokraftstoff]]e.<ref name="Elfasakhany">{{Literatur |Autor=Ashraf Elfasakhany |Titel=Investigations on performance and pollutant emissions of spark-ignition engines fueled with n-butanol–, isobutanol–, ethanol–, methanol–, and acetone–gasoline blends: A comparative study |Sammelwerk=Renewable and Sustainable Energy Reviews |Band=71 |Datum=2016 |Seiten=404–413 |DOI=10.1016/j.rser.2016.12.070}}</ref> Sie können als Beimischungen für den [[Ottokraftstoff]] zum Betrieb von [[Benzinmotor]]en genutzt werden. ''n''-Butanol kann auch zu [[Dieselkraftstoff|Diesel]] beigemischt werden und sogar als Reinstoff benutzt werden.<ref name="Ndaba">{{Literatur |Autor=B. Ndaba, I. Chyanzu & S. Marx |Titel=n-Butanol derived from biochemical and chemical routes: A review |Sammelwerk=Biotechnology Reports |Band=8 |Datum=2015 |Seiten=1–9 |DOI=10.1016/j.btre.2015.08.001}}</ref>

Es sind verschiedene Verfahren zur biotechnologischen Produktion von ''n''-Butanol und Isobutanol bekannt<ref name="Elfasakhany" />, allerdings ist die Produktion noch nicht wirtschaftlich genug für einen Durchbruch.<ref name="Trindade" />
== Herstellung ==
=== ''n''-Butanol ===
Biobasiertes ''n''-Butanol kann durch [[Fermentation]] von pflanzlicher, meist zuvor aufbereiteter Biomasse produziert werden. Ausgangsstoffe sind dabei [[Kohlenhydrate]], wie z. B. [[Saccharose]] oder [[Stärke]]. Am bekanntesten ist hierbei die [[Aceton-Butanol-Ethanol-Gärung]], bei der das [[Bakterium]] ''[[Clostridium acetobutylicum]]'' eingesetzt wird. Derzeit befinden sich jedoch auch eine Reihe von anderen Mikroorganismen (z. B. gentechnisch modifizierte Hefen, ''[[Escherichia coli]]'',…) in der Entwicklung, die ''n''-Butanol einfacher und kostengünstiger produzieren können.<ref>Alexandra M. Goho: {{Webarchiv|url=http://www.technologyreview.com/Energy/20073/ |wayback=20120419060158 |text=''Better Bugs for Making Butanol – Engineered E. coli proves efficient at churning out the biofuel'' }}; [[MIT Technology Review]] (engl.); 16. Januar 2008.</ref><ref name="Li">{{Literatur |Autor=Yuqiang Li, Wei Tang, Yong Chen, Jiangwei Liu & Chia-fon F. Lee |Titel=Potential of Acetone-Butanol-Ethanol (ABE) as Biofuel |Sammelwerk=Fuel |Band=242 |Datum=2019 |Seiten=673–686 |DOI=10.1016/j.fuel.2019.01.063}}</ref>

Der Unterschied zur [[Ethanol#Herstellung|Ethanolproduktion]] liegt primär in der Fermentation, während die [[Destillation]] sehr ähnlich verläuft. Existierende [[Bioethanol]]-Anlagen können relativ einfach auf die Produktion von ''n''-Butanol umgerüstet werden.<ref name="Trindade" />

=== Isobutanol ===
Auch Isobutanol ist ein Nebenprodukt, z. B. im Stoffwechsel von [[Zuckerhefen|Hefen]], und wird dort in geringer Menge beim Abbau der Aminosäure [[Valin]] gebildet.<ref name="Peralta" /> Der Einbau dieses Stoffwechselweges in diverse andere Mikroorganismen um höhere Effizienz zu erzielen wurde erfolgreich erprobt.<ref name="Peralta" /> Im Labormaßstab konnte Isobutanol außerdem durch [[Kohlendioxid|CO2]], welches elektrochemisch in [[Formiat]] umgewandelt wurde, in genetisch veränderten Bakterien hergestellt werden.<ref name="Peralta" />

Ebenso wie Bakterien können Hefen zur Biobutanol-Produktion eingesetzt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Kirstin Schilling |Hrsg= |Titel=Gründung eines Spin-offs |Sammelwerk=Forschen – Patentieren – Verwerten |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag=Springer Berlin Heidelberg |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2014 |ISBN=978-3-642-54993-9 |Seiten=289–308}}</ref>

== Potential als Kraftstoff ==
[[Datei:2001 Buick Park Avenue.jpg|links|mini|[[Buick Park Avenue]] – dieses Modell ist 2005 ohne Änderungen am Motor mit 100 % ''n''-Butanol gefahren]]

Da Biobutanol aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird, ergeben sich ähnliche Vor- und Nachteile, wie bei allen anderen [[Biokraftstoff]]en. ''n''-Butanol ist als Zusatz sowohl für [[Benzinmotor]]en als auch für [[Dieselmotor]]en denkbar.<ref name="Trindade" /> Für die Mischung mit Diesel wird angenommen, dass so [[Ruß]]- und [[Stickoxid]]emissionen reduziert werden können. Allerdings liegt die [[Cetanzahl]] unter der von [[Dieselkraftstoff|Diesel]] und [[Biodiesel]], wodurch die Selbstzündung erschwert ist.<ref name="Trindade" />

Im Jahr 2005 konnte gezeigt werden, dass ''n''-Butanol auch als alleiniger Kraftstoff funktionieren kann, indem ein alter [[Buick]] mit reinem ''n''-Butanol betrieben wurde.<ref name="Dürre">{{Literatur |Autor=Peter Dürre |Titel=Fermentative Butanol Production – Bulk Chemical and Biofuel |Sammelwerk=Annales by the New York Academy of Sciences |Band=1125 |Datum=2008 |Seiten=353–362 |DOI=10.1196/annals.1419.009}}</ref> Im Vergleich zum Benzinbetrieb hätte ein mit ''n''-Butanol betriebenes Auto allerdings einen höheren Verbrauch und weniger Leistung.<ref name="Trindade" />

Isobutanol kann außerdem auch zur Herstellung von Flugzeugkraftstoffen (''Alcohol-to-Jet'') benutzt werden. 2014 testete die [[United States Army]] erfolgreich den Einsatz eines Hubschraubers mit einem Treibstoffgemisch aus 50 % petrochemischem Kraftstoff und 50 % aus biobasiertem Isobutanol hergestelltem Kraftstoff.<ref name="Prak">{{Literatur |Autor=Dianne J. Luning Prak, M. Hope Jones, & Paul Trulove |Titel=Physical and Chemical Analysis of Alcohol-to-Jet (ATJ) Fuel and Development of Surrogate Fuel Mixtures |Sammelwerk=Energy Fuels |Band=29 |Nummer=6 |Datum=2015 |Seiten=3760–3769 |DOI=10.1021/acs.energyfuels.5b00668}}"</ref>

Bei der Frage, ob ''n''-Butanol<ref name="Trindade" /> oder Isobutanol<ref name="Peralta" /> aussichtsreicher als Zukunftstreibstoff ist, ist die Meinung geteilt. In jedem Fall besitzen beide Isomere gegenüber [[Bioethanol]] einige wesentliche Vorteile:

* Die Butanole sind weniger [[Flüchtigkeit|flüchtig]] als Ethanol. Dadurch ist die Gefahr des Ausgasens verringert, was einen Sicherheitsvorteil darstellt.<ref name="Trindade" /><ref name="Köpke">{{Literatur |Autor=Michael Köpke, Ryan E. Hill, Rasmus Ø, Jensen Dürre & Peter Dürre |Hrsg=Xuefeng Lu |Titel=Production of Biobutanol, from ABE to Syngas Fermentation |Sammelwerk=Biofuels |Band=4 |Verlag=Caister Academic Press |Datum=2014 |ISBN=978-1-908230-45-4 |Seiten=137–162}}</ref>
* Die [[Energiedichte]] der Butanole ist höher als bei Ethanol. Somit ist der [[Kraftstoffverbrauch]] geringer und die [[Reichweite (Transportwesen)|Reichweite]] höher.<ref name="Trindade" /><ref name="Köpke" />
* Die Butanole besitzen eine höhere [[Viskosität]] als Ethanol. Dadurch wird Abriebsproblemen im Motorraum vorgebeugt.<ref name="Trindade" /><ref name="Köpke" />
* Es gibt bei den Butanolen weniger [[Zündung (Verbrennungsmotor)|Zündprobleme]] beim [[Kaltstart]] als bei Ethanol, da die [[Verdampfungsenthalpie]] kleiner ist.<ref name="Trindade" /><ref name="Köpke" />
* Die Butanole können in höherem Verhältnis mit Benzin gemischt werden, ohne dass der Motor angepasst werden muss.<ref name="Trindade" /><ref name="Köpke" />
* Butanole können – anders als Ethanol – in bestehenden [[Pipeline]]s transportiert werden.<ref name="Elfasakhany" />

Ein Nachteil gegenüber Ethanolzusatz im Benzinmotor ist, dass die [[Oktanzahl]] der Butanole – insbesondere bei ''n''-Butanol<ref name="Köpke" /> – geringer ist.<ref name="Trindade" />

== Literatur ==
* [[Garabed Antranikian]]: ''Angewandte Mikrobiologie'', 1. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, ISBN 3-540-24083-7.
* Georg Fuchs (Hrsg.): ''Allgemeine Mikrobiologie'', begründet von [[Hans Günter Schlegel|Hans-Günter Schlegel]], 8. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 2007, ISBN 978-3-13-444608-1.
* Michael T. Madigan, John M. Martinko, Paul V. Dunlap, David P. Clark: ''Brock – Biology of Microorganisms'', 12. Auflage. Pearson, San Francisco u. a. O. 2009, ISBN 0-321-53615-0.
* Kevin Bullis: [https://heise.de/-275764 ''Billiges Butanol aus Biomasse'']; [[MIT Technology Review]]; 3. November 2008.

== Weblinks ==
* www.greencarcongress.com: [http://www.greencarcongress.com/biobutanol/ Biobutanol]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Biokraftstoff]]
[[Kategorie:Flüssigbrennstoff]]

Biobutanol - Versionsgeschichte

imported>SchlurcherBot: Bot: http → https