Warum Biokraftstoffe Öl nicht ersetzen können

„Es gibt wachsende Besorgnis über die Rolle von Biokraftstoffen bei steigenden Lebensmittelpreisen … und Zweifel an den Vorteilen für das Klima. Dies hat zu ernsthaften Fragen über ihre Nachhaltigkeit geführt,“Renewable Fuels Agency

Der Energy Independence and Security Act von 2007 Renewable Fuel Standard (RFS2) ordnet die Verwendung von mindestens 36 Milliarden Gallonen Transport-Biokraftstoffen bis 2022 an, gegenüber etwa 15 Milliarden Gallonen Produktion heute (im Vergleich dazu verwenden die USA jetzt 140 Milliarden Gallonen Benzin und 63 Milliarden Gallonen Dieselkraftstoff pro Jahr). Davon werden voraussichtlich 16 Milliarden Gallonen aus „Zellulose-Biokraftstoffen“ stammen, die aus Pflanzenteilen, Holzabfällen und anderen Non-Food-Rohstoffen gewonnen werden (obwohl 2014 nur etwa 21 Millionen Gallonen produziert wurden). Die US Environmental Protection Agency (EPA) ist verantwortlich für die Festlegung und Umsetzung von Vorschriften, um die Einhaltung zu gewährleisten. Ethanol und Biodiesel sind die beiden Haupttypen von Biokraftstoffen, die aus organischer Substanz gewonnen werden (direkt aus Pflanzen oder indirekt aus landwirtschaftlichen, gewerblichen, häuslichen und / oder industriellen Abfällen gewonnen). Um eine praktikable Alternative zu Erdöl zu sein, sollte ein Biokraftstoff einen Nettoenergiegewinn bieten, klare ökologische und wirtschaftliche Vorteile bieten und nicht die Nahrungsmittelversorgung verringern und / oder ihre Kosten erhöhen. Biokraftstoffe bleiben hinter diesen Anforderungen zurück und sollten daher ein Nischenmarkt bleiben, der moderat und optional eingesetzt wird, anstatt für eine breite öffentliche Nutzung vorgeschrieben zu sein. Umweltgruppen selbst haben festgestellt, dass Biokraftstoffe zwischen 2008 und 2022 Subventionen in Höhe von mehr als 400 Milliarden US-Dollar erhalten werden.

Erhöht die Kraftstoff- und Lebensmittelpreise

Eine große Hürde für die Kommerzialisierung von Biokraftstoffen sind ihre Kosten im Vergleich zu Kraftstoffen auf Erdölbasis. Geringere Energiedichte und Rohstoffpreise verteuern Biokraftstoffe bei der Wärmeerzeugung. Und je höher der Biokraftstoffgehalt des Kraftstoffs ist, desto geringer ist die Energiedichte und damit die Energieeffizienz (siehe Abb. 1). Ein wichtiges Konzept bei der Betrachtung von Alternativen zu Erdöl ist der Energy Return on Investment (EROI), oder wie viel Netto-Energiegewinn im fertigen Produkt im Vergleich zur Gesamtenergie, die in seiner Produktion verwendet wurde, liegt. EROI misst die Prozesse der Erzeugung, Verteilung und des Verbrauchs einer Energiequelle. Und es wirkt sich direkt auf den Preis, die Adoptionsrate, die wirtschaftliche Entwicklungsrate und die Umweltvorteile der Gesellschaft aus, die es konsumiert. Erdöl hat einen EROI von 16, gegenüber nur 5,5 für Biodiesel aus Sojabohnen, die etwa 60% der US-Biodieselproduktion ausmachen. In Wirklichkeit bedeutet dies, dass Biokraftstoffe den staatlichen und nationalen Zielen / Mandaten widersprechen, Energieeffizienz als „vorrangige Ressource“ einzusetzen, um sowohl den Energieverbrauch als auch die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Zum Beispiel erwähnt die 40-seitige Energiestrategie des Weißen Hauses für Amerika, die im Mai 2014 veröffentlicht wurde, „Effizienz“ satte 44 Mal!

Biokraftstoffe sind korrosiv und verursachen Risse in Stahl, so dass die Industrie von Lastwagen und Schienen dominiert wird, nicht von unserem umfangreichen und billigeren Pipelinesystem. LKW können die Transportkosten um den Faktor fünf und die Schiene um den Faktor drei oder vier erhöhen. Dies kann sich schnell für nordöstliche Staaten wie New York und Massachusetts summieren, die mehr Biokraftstoffe verwenden möchten: 95% der Ethanolproduktion und 60% der Biodieselproduktion erfolgen im fernen Mittleren Westen. Von 2007-2014, eine Schätzung hat US-Autofahrer zahlen eine jährliche $10 Milliarden extra in Kraftstoffkosten zu mischen 93 Milliarden Gallonen Ethanol in Benzin. Herkömmliches Heizöl, das 2% Biodiesel enthält (jetzt als Mandat für New York in Betracht gezogen), kostet im Allgemeinen etwa 3-5 Cent pro Gallone mehr und steigt für jedes Prozent des enthaltenen Biodiesels um 1-2 Cent. Als Handelsware gilt gebrauchtes Speiseöl aus Fritteusen („gelbes Fett“) als die nachhaltigste Art von Biodiesel, und die Nachfrage steigt. Das unraffinierte Rohmaterial allein wird heute als „flüssiges Gold“ bezeichnet und erzielte in New York City über 3 US-Dollar pro Gallone, als Restaurantbesitzer dafür bezahlen mussten, dass es vor wenigen Jahren weggenommen wurde. Aufgrund des steigenden Wertes folgten Diebstahl und „Schwarzmarkt“ -Verkauf: Nur 30% des Altfetts in New York City werden von lizenzierten Sammlern abgeholt. Zusätzliche Kosten für Biokraftstoffe bleiben oft unberücksichtigt. Eine im Januar vom World Resources Institute veröffentlichte Studie ergab, dass Biokraftstoffmandate ihre Opportunitätskosten nicht berücksichtigen, ein häufiger Fehler derjenigen, die erneuerbare Energien herkömmlichen Energieformen wie Öl vorziehen. Die Inkonsistenz von Biokraftstoffen und die unterschiedliche Stärke von Mischungen verursachen erhebliche Probleme, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Kraftstoffeffizienz. Die EPA zum Beispiel hat ihre RFS-Mischmengen für 2014, 2015 und 2016 aufgrund höherer Preise, Geräteschäden (Ethanol kann Motoren schädigen), kostspieliger Reparaturen und Lieferengpässen verzögert.Biokraftstoffe erhöhen die Lebensmittelpreise (plus die Volatilität dieser Preise) und haben daher nicht viele der positiven Vorteile für die Menschheit, die von Befürwortern behauptet werden. Tatsächlich hat die UNO die USA aufgefordert, ihre Biokraftstoffmandate auszusetzen, weil sie die Nahrungsmittelkrise verschärfen: Alle 10 Sekunden stirbt ein Kind an Hunger. Für die USA und die Welt leben 48 Millionen Amerikaner in Armut, und über 80% der Welt sind unentwickelt, so dass der zunehmende Wettbewerb zwischen „Treibstoff und Nahrung“ ein moralisches Problem ist. Betrachtet man Ethanol, stellt FarmEcon fest, dass mit der steigenden Ethanolproduktion und den Mandaten seit 2006 die Lebensmittelpreise stark gestiegen sind und die typische amerikanische vierköpfige Familie 2.055 US-Dollar mehr an Lebensmittelrechnungen gezahlt hat, als dies der Fall gewesen wäre, wenn die Kosten bei der Trendlinie von 1950-2005 geblieben wären. Über 40% des US-Mais werden zur Herstellung von Ethanol verwendet, was zu Unruhen in Mexiko-Stadt geführt hat, zum Beispiel wegen höherer Kosten für Tortillas. Die Nachfrage nach Biodiesel erhöht den Preis für Sojabohnen, und dies hat einen enormen Rieseleffekt, da Sojabohnen buchstäblich Hunderte von Anwendungen in Industrieprodukten haben, von Motoröl über Buntstifte bis hin zu Lebensmitteln und Tierfutter. Über 98% des US-Sojamehls werden zur Fütterung von Schweinen, Hühnern und Kühen verwendet. Heute haben Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel, Eier und Milch die dramatischsten Preiserhöhungen verzeichnet, die durch Dürre, einen Virusausbruch und wachsende Exporte verstärkt wurden.Die Energiemärkte konkurrieren jetzt regelmäßig mit dem Lebensmittelsektor um Pflanzenöl, so dass Sojabohnenpreise und Energiepreise statistisch miteinander verknüpft wurden, wodurch ein Mindestpreis für Sojaöl geschaffen wurde. Steigende Nahrungsmittel- und Energiepreise erweitern das Problem der „Ernährungsunsicherheit“ bereits gefährlich.“ Der US-Lebensmittelpreisindex nähert sich jetzt 250, basierend auf 100 in der Mitte der 1980er Jahre. Etwa 20% dieser amerikanischen Familien mit Kindern sind „lebensmittelunsicher.“ Höhere inländische Lebensmittelpreise haben schlimme globale Folgen: seit 2008 machen Entwicklungsländer, die bereits mit niedrigen Einkommen und steigenden Schulden belastet sind, den Großteil der US-Lebensmittelexporte aus. Darüber hinaus ist Biodiesel trotz erheblicher Subventionen und protektionistischer Maßnahmen offensichtlich teurer als Heizöl und erfordert immer noch staatliche Hilfe, um zu überleben. Wir wissen das, weil Platts gerade berichtet hat, dass die Entscheidung der EPA, die Freigabe der RFS-Mischmandate zu verzögern, den Biodieselmarkt „tot“ gemacht hat.“ Die US Energy Information Administration prognostiziert keinen signifikanten Anstieg der Biodieselproduktion. Da die menschliche Gesundheit (z.(mehr verfügbares Einkommen ist die Grundlage unserer Gesundheit) und Klimavorteile (z. B. extreme wetterbedingte Todesfälle wurden in der Ära der fossilen Brennstoffe seit 1920 um 99% reduziert) von billigeren und zuverlässigeren konventionellen Energiesystemen werden bequem ignoriert, selbst gut gemeinte Regierungsmandate für erneuerbare Energien wie Biokraftstoffe sollten uns niemals blind für die Marktrealitäten machen. Das Government Accountability Office stellte letztes Jahr fest, dass das US-Verteidigungsministerium bis zu 150 US-Dollar pro Gallone für alternative Düsentreibstoffe aus Algen gezahlt hatte, als ölbasierte Düsentreibstoffe nur 3 US-Dollar pro Gallone kosteten.

Abb. 1: Biokraftstoffe haben eine geringere Energiedichte…quellen: JTC; DOE

Höchst fragwürdige Umweltvorteile

Im Gegensatz zu dem, was wir immer wieder hören, sind die gesamten Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus von Biokraftstoffen praktisch unmöglich zu messen. Zur Veranschaulichung gibt es erhebliche Meinungsverschiedenheiten über die tatsächlichen Energie- und Treibhausgaseinsparungen von Biokraftstoffen, die fossile Brennstoffe verdrängen, und a „Eine große Anzahl von Veröffentlichungen, die den Lebenszyklus von Biokraftstoffsystemen analysieren, präsentieren unterschiedliche und manchmal widersprüchliche Schlussfolgerungen, selbst für den gleichen Biokraftstofftyp.“ (siehe diese Studie hier). Während „direkte“ Emissionen für Biokraftstoffe niedriger sein können, entsprechen ihre weitaus abstrakteren „indirekten“ Freisetzungen typischerweise höheren Lebenszyklusemissionen. Mit anderen Worten, Treibhausgase werden in den verschiedenen Phasen der Herstellung und Verwendung von Biokraftstoffen, bei der Herstellung von Düngemitteln, Pestiziden und Brennstoffen, die in der Landwirtschaft verwendet werden, während der chemischen Verarbeitung, des Transports und der Verteilung bis zur endgültigen Verwendung emittiert. Dieser Prozess beinhaltet eine erhebliche Menge fossiler Energie selbst entlang der gesamten Lieferkette, die Biokraftstoffe oft weniger umweltfreundlich macht als Kraftstoffe auf Erdölbasis. Von der Zerkleinerung bis zum Transport können 18 Megajoule fossiler Energie benötigt werden, um nur einen Liter Biodiesel auf Sojabohnenbasis herzustellen – das entspricht einem halben Liter Benzin. Die nicht berücksichtigten Umweltprobleme, die indirekt durch die Verwendung von Biokraftstoffen entstehen, sind erheblich: 1) direkte Konflikte zwischen Land für Brennstoffe und Land für Lebensmittel, 2) andere Landnutzungsänderungen, 3) Wasserknappheit, 4) Verlust der biologischen Vielfalt und 4) Stickstoffverschmutzung durch übermäßigen Einsatz von Düngemitteln.Biodiesel auf Sojabasis, unser Hauptrohstoff für Biodiesel, ist besonders landintensiv – er benötigt fünfmal mehr Land als Ethanol, um die äquivalente Menge an Biokraftstoffenergie zu produzieren. Biodiesel hat im Vergleich zu gewöhnlichem Dieselkraftstoff deutlich höhere NOx-Emissionen, da er viel mehr Sauerstoff enthält (siehe diese Studie hier). NOx sind eine extrem potente Familie von Treibhausgasen, die einen mehr als 300-mal größeren Einfluss auf die Erwärmung der Atmosphäre haben als CO2. Die Union of Concerned Scientists kommt zu dem Schluss: „Biokraftstoffe haben schwerwiegende sekundäre Auswirkungen, die ihre Klimavorteile untergraben und eine Bedrohung für die Wasserressourcen darstellen.“ Im Jahr 2014 berichtete der Weltklimarat, dass indirekte Emissionen aus Biokraftstoffen „zu höheren Gesamtemissionen führen können als bei der Verwendung von Erdölprodukten.“ Und eine von der Europäischen Union in Auftrag gegebene Studie konzentrierte sich auf indirekte Emissionen und kam zu dem Schluss, dass die CO2-Emissionen von Biokraftstoffen viermal höher sind als die von Produkten auf Erdölbasis. Das Internationale Institut für nachhaltige Entwicklung hat auch geschätzt, dass die Klimavorteile durch den Ersatz von Erdölkraftstoffen durch Biokraftstoffe im Grunde Null sind. Eine aktuelle Studie von Chatham House war noch unverblümter: „Biodiesel aus Pflanzenölen ist schlechter für das Klima als fossiler Diesel.“Während der Nachfragetrend nach Biokraftstoffen (dank der vorgeschriebenen Verwendung) stark nach oben geht, wächst der Inlandsverbrauch von Öl in allen Sektoren entweder langsam, stagniert oder geht sogar zurück. Zum Beispiel prognostiziert der World Energy Outlook 2014 der Internationalen Energieagentur, dass die gesamte US-Ölproduktion bis 2025 um über 20% steigen wird, während die Nachfrage um etwa 8% sinken wird, da beispielsweise neue Standards für die Fahrzeugeffizienz den Verbrauch um 2,2 Millionen b / d senken werden. Die US-Rohölproduktion ist jetzt über 9.5 millionen b / d, der höchste Stand seit 1972. Und mit massivem Wachstumspotenzial in Kanada (3. weltweit mit 173 Milliarden Barrel nachgewiesenen Ölreserven) und Mexiko (neue Energiereformen werden ausländische Investitionen ermöglichen) wird die nordamerikanische Ölsicherheit nur noch stärker.

Abb. 2: Bequem ignoriert…Erneuerbare Energien Niedrigere Wirkungsgrade sind am besten im US-Stromsektor zu erkennen (Kapazitätsfaktoren im Jahr 2018)