Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen Kraftstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.

Auf Grund der immer knapper werdenden Vorräte an fossilen Brennstoffen wie Erd- öl und Kohle und der immer weiter steigenden Umweltbelastung durch freigesetzte Emissionen durch Verbrennung derselben, ist es für den Erhalt der Umwelt mittel- fristig zwingend erforderlich, alternative Energiequellen zu finden und nutzbar zu machen.

Die Erfindung hat daher zum Ziel, einen alternativen Kraftstoff bereitzustellen, der nicht auf fossilen Quellen basiert, d. h. nicht aus Mineralöl gewonnen wird. Übliche Kraftstoffe basieren in der Regel auf Benzin-Kohlenwasserstoffen, die teilweise auch mit aliphatischen Alkoholen wie Methanol oder Ethanol gestreckt sind (vgl. z. B.

DE 36 13 652 A1, GB-PS 1 36 452). Vielfältige Kraftstoff-Zusammensetzungen mit unterschiedlichsten Komponenten wie Additiven oder auch z. T. Wasser sind im Ein- satz, um Verbesserungen an Motor, Motorbestandteilen, Haltbarkeit, Korrosionsbe- ständigkeit, zur Erhöhung der Oktanzahl etc. zu erreichen (vgl. z. B. DE 30 13 068 C2).

Es ist bekannt, das sich als Alternative für Dieselkraftstoff unter bestimmten Voraus- setzungen auch eingeschränkt Pflanzenöl verwenden lässt. Bekannt sind auch umweltverträgliche Kraftstoffe. Die DE 197 02 989 A1 beispielsweise beschreibt einen umweltverträglichen Dieselkraftstoff, der biologisch abbaubar ist sowie frei von Schwefel, Stickstoff oder Aromaten ist. Er beruht auf der Verwendung von flüs- sigen Pflanzen-oder Tierölen, die ohne vorherige Veresterung unter Mitverwendung von Acetalen als Kraftstoff dienen sollen. Die Acetale werden jedoch synthetisch aus Aldehyden oder Dialdehyden hergestellt und weisen dabei auch langkettige oder verzweigte Alkyl-oder Alkenylreste von bis zu 20 C-Atomen auf.

Es ist bekannt, dass ein gewisser Sauerstoffgehalt und auch Zusätze von Wasser und Alkoholen auf die Verbrennung von Kraftstoffen eine vorteilhafte Wirkung ha- ben, da die Rußbildung weitgehend verhindert wird, der Gehalt an Kohlenmonoxid und Stickoxiden abgesenkt und der Gehalt an polycyclischen Aromaten gegebenen- falls gesenkt wird (vgl. z. B. DE 195 29 846 C2).

Bekannt sind ferner Treibstoffgemische aus Pflanzenölen, einem Monoalkohol und herkömmlichen Benzin, die als Dieselkraftstoff oder Heizöl verwendet werden kön- nen (vgl. DE 43 33 418 C1). Auch die DE 195 29 846 C2 beschreibt einen Kraftstoff aus natürlichen Rohstoffen, der allerdings unter Zusatz von Chemikalien einer Oxy- alkylierung unterworfen wird.

Bekannt ist beispielsweise der sogenannte"Biodiesel", der aus mit Methanol ve- resterten Fettsäuren besteht, genauer : Fettsäure-Methylester. Daher ist für Biodie- sel auch die Bezeichnung RME (= Raps-Methylester oder Rapsölfettsäure- Methylester) gebräuchlich. In der neuen E DIN51606 wird auch die Bezeichnung FAME (= Fatty Acid Methyl Ester) verwendet. Ein solcher Treibstoff hat den Vorteil, einen hohen Flammpunkt aufzuweisen, was die Gefährlichkeit reduziert, zudem aus nachwachsenden Rohstoffen zu bestehen und-verglichen mit üblichen (fossilen) Kraftstoffen-die Umwelt kaum zu belasten. Nachteilig sind die immer wieder kur- sierenden Berichte über Schäden an Einspritzpumpen, Spritschläuchen und Dich- tungen moderner Dieselmotoren (vgl. z. B. www. biodiesel. de), sowie der hohe Kos- tenaufwand, der mit der großtechnischen Veresterungsreaktion zusammenhängt ; hinzu tritt der hohe Anteil an Glycerin-Abfall (vgl. hierzu DE 43 33 18 C2).

Pflanzenöle sind daher im Prinzip direkt als Substitut für Dieselkraftstoffe einsetzbar.

Der unmittelbare Einsatz von Pflanzenölen in den derzeit überwiegend eingesetzten Dieselmotoren ist jedoch nicht möglich. Ein direkter Einsatz ist in Zusammenhang mit sogenannten Wirbelkammermotoren oder den sogenannten Elsbett-Motoren beschrieben. Bei der Verwendung von verschiedenen Pflanzenölen ist man auf mehrere Probleme gestoßen : Es ist beobachtet worden, dass der Einsatz chemisch unveränderten Pflanzenöls zu schwerwiegenden Verkokungserscheinungen im Verbrennungsraum der Dieselmotoren, insbesondere an den Einspritzdüsen, führt.

So treten unter anderem Verkokungen an den Einspritzdüsen auf ; bei einem KOH Gehalt (= Neutralisationszahl) von mehr als 10 mg/g sind Korrosionen im gesamten Einspritzsystem zu beobachten. Darüber hinaus bilden sich Ablagerungen im Brenn- raum und Verharzungen des Schmieröles. Diese Erscheinungen führen zur Zerstö- rung des Motors, so dass ein Langzeitbetrieb unter Verwendung chemisch unverän- derter Pflanzenöles nachteiligerweise zur Zeit nicht möglich ist. Eine Umrüstung der Motoren auf Pflanzenölbetrieb ist jedoch wegen der zur Zeit noch kleinen Stückzah- len sehr kostenintensiv.

Bei den derzeit überwiegend eingesetzten Dieselmotoren treten insbesondere Ver- kokungen und Verharzungen der Kolben und Einspritzdüsen auf, die allerdings mit zunehmendem Sättigungsgrad der Pflanzenöle abnehmen. Aber erst nach Spaltung der Triglyceride und Veresterung der freigesetzten Fettsäuren zu Methyl-oder E- thylestern lassen sich die Pflanzenöle auch in den üblichen Dieselmotoren verwen- den. Die hierbei anfallenden Modifizierungskosten sind jedoch bezüglich ihrer Wett- bewerbsfähigkeit gegenüber fossilen Erdölprodukten deutlich im Nachteil.

Pflanzenöle sind in ihrer Zusammensetzung und in Ihren Eigenschaften einander überwiegend sehr ähnlich. Unter dem Gesichtspunkt hoher Ölerträge hat sich ins- besondere im mitteleuropäischen Raum Raps als Pflanze zur Gewinnung von Pflanzenöl als besonders vorteilhaft herausgestellt. Umfangreiche Untersuchungen des Einsatzes von Rapsöl in Dieselmotoren haben die prinzipielle Eignung von Pflanzenölen nachgewiesen. Allerdings erfordert die Verwendung des Rapsöle in Dieselmotoren kostenaufwendige Veränderungen entweder am Rapsöl (Vereste- rung zu RME) selbst oder an den Motoren (Heiz und Einspritzsystem).

Als sehr aussichtsreich hat sich die Modifizierung des Pflanzenöles hinsichtlich einer Anpassung an die Erfordernisse eines Diesel-Serienmotors herausgestellt. Hierbei wird das Pflanzenöl in einer relativ einfachen chemischen Reaktion mit Methanol oder Ethanol zu Pflanzenölmethyl-bzw. Pflanzenölethylester umgewandelt. Diese Pflanzenölsäureester zeigen sehr vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich ihres Heiz- wertes bei der Verbrennung und der Verkokungserscheinungen im Brennraum. Ab- lagerungen werden dabei nicht mehr als bei herkömmlichen Dieselkraftstoffen beo- bachtet. Das Verschleißverhalten des Dieselmotors im Dauerbetrieb ist nicht schlechter als der Betrieb eines Motors mit konventionellem Dieselkraftstoff.

Nachteilig bei der Verwendung modifizierter Pflanzenöle sind die Kosten, die bei der Umsetzung der Öle in Fettsäureester entstehen, sowie nachteilige Beeinflussungen des Schmieröles im Ölraum (Raps 6,1988).

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung einen Kraftstoff aus regenerativen Ausgangsstoffen auf nicht-fossiler Basis zur Verfügung zu stellen, der keine kostenaufwändige chemische Modifizierung erfor- dert, keine Umrüstungsaufwendungen an Motoren notwendig macht, keinen Abfall erzeugt und der auch den Wechselbetrieb mit konventionellem Dieselkraftstoff je- derzeit möglich macht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her- stellung des Kraftstoffes bereitzustellen.

Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Es wurde überraschend gefunden, dass ein Mischung aus-im wesentlichen-Fett, Alkohol und Wasser unter Beimischung eines Sauerstofflieferanten einen flüssigen Kraftstoff darstellt, der einem Vergleich mit herkömmlichen Kraftstoffen nicht nur standhält, sondern darüber hinaus auch bevorteilt ist.

So besteht der erfindungsgemäß flüssige Kraftstoff aus den Grundkomponenten Öl (Fett), Alkohol und Wasser, sowie einem"Sauerstofflieferanten". Dabei wird vor- zugsweise-aber nicht ausschließlich-der Naturstoff Chlorophyll als Sauerstofflie- ferant verwendet, der beispielsweise aus Pflanzensaft gewonnen werden kann. Ins-

besondere die Verwendung von Chlorophyll weist entscheidende Vorteile beim er- findungsgemäßen Kraftstoff auf.

Chlorophyll ist ein grüner Pflanzenfarbstoff, der chemisch verwandt ist mit dem roten Blutfarbstoff Hämin. Das Chlorophyll ist stets an die Chloroplasten als Farbstoffträ- ger gebunden. Seine Aufgabe ist der Einbau des Kohlenstoffs aus dem Kohlendi- oxid der Luft in den Pflanzenkörper mit Hilfe des Sonnenlichts. Chlorophyll ist ei- gentlich ein Farbstoffgemisch aus zwei Komponenten : dem blaugrünen Chlorophyll a und dem gelbgrünen Chlorophyll b, die etwa in einem Mengenverhältnis von 3 : 1 auftreten. Chlorophyll a ist das eigentlich photosynthetisch aktive Pigment. Es ab- sorbiert die blauen und roten Wellenlängen des sichtbaren Lichtes. Chlorophyll b ist ein akzessorisches Pigment : es dient nur der Lichtsammlung und ist an der Ener- gieumwandlung nicht direkt beteiligt. Sowohl das Absorptionsspektrum als auch die Strukturformel ähneln denen von Chlorophyll a. Der wichtigste Bestandteil des Chlo- rophyll ist der Porphyrinring mit dem Magnesium-lon Mg (2+) als Zentralion. Der aus vier aromatischen, heterozyklischen Fünfringen (I bis IV) gebildete Porphyrinring besitzt 11 konjugierte Doppelbindungen mit leicht anregbaren pi-Elektronen. Dieser Molekülabschnitt ist daher maßgeblich für Lichtabsorption und Farbigkeit verant- wortlich. Das pi-Elektronensystem absorbiert vor allem Lichtquanten der Wellenlän- gen 430 nm bis 470 nm (blaues und blaugrünes Licht) sowie 640 nm bis 660 nm (orangerotes Licht). Aus den Wechselwirkungen der p-Orbitale in diesem Molekül- abschnitt ergibt sich eine ringförmige pi-Elektronenwolke. Durch Absorption eines Lichtquants können Elektronen dieses System auf das energetisch höherliegende pi-Orbital gebracht werden. Der Propansäurephytylester-als Kohlenwasserstoff- Seitenkette des Pyrolrings IV-verleiht dem Chlorophyll lipophile Eigenschaften und ist für dessen gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln verantwortlich. Da der Porphyrinring hydrophile Eigenschaften zeigt, besitzt das Chlorophyll-Molekül auch polaren Charakter.

Die letztgenannte Eigenschaft führt im Rahmen der Erfindung dazu, dass Chloro- phyll eine gute Löslichkeit in der erfindungsgemäßen Kraftstoffmischung aus Fett, Alkohol und Wasser aufweist. Das Chlorophyll wird im Rahmen der Erfindung aus dem Pflanzensaft aus üblichen Pflanzen und auch Obst durch Kaltpressung gewon- nen.

Durch die aus der Natur im Rahmen der Photosynthese bekannte Eigenschaft des Chlorophylls, Sauerstoff zu binden und es ebenso gut zu transportieren, erweist sich Chlorophyll überraschenderweise als wichtiger Bestandteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffes. Schon minimale Mengen an Chlorophyll erweisen sich als essentieller Bestandteil der Erfindung. Die Fähigkeit zur CO2-Reduktion geht einher mit der Fä- higkeit Sauerstoff (02) ZU transportieren bzw. zu vermitteln. Dadurch wird einerseits die bei der Verbrennung entstehende Emmissionsbelastung an Kohlendioxid (CO2) gesenkt und zum anderen der Sauerstoffgehalt im Treibstoff erhöht. Durch seine hervorragende Eigenschaft sich leicht mit Wasser, Alkohol und Fettsäuren mischen zu lassen, ist es für einen guten Sauerstofftransport verantwortlich.

Anstelle von Chlorophyll sind auch andere Stoffe denkbar, so lange sie den gleichen Zweck erfüllen. Als Naturstoff unterstützt das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Chlorophyll den natürlichen, vollständig ökologischen Charakter des erfindungsge- mäßen Treibstoffs, der vollständig ohne chemische Synthesen auskommt, nicht auf synthetische Produkte zurückgreift und keinerlei die Umwelt belastenden Kompo- nenten zusammengesetzt ist.

Bei den im Rahmen der Erfindung eingesetzten Fetten bzw. Ölen handelt es sich um tierische und/oder pflanzliche Fetten. Die erfindungsgemäß eingesetzten tieri- schen Fette können aus Schlachthofbetrieben, der Zucht von extra fetten Tieren, Fischabfällen, der Zucht von extra fetten Fischen und aus Abfällen der Gastronomie gewonnen werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten pflanzlichen Fette können aus Pflanzen mit hohem Fettgehalt wie Raps, Sonnenblumen, Kokospalmen, Oli- ven, aus Abfällen, die in der Gastronomie anfallen und weitere Nebenprodukte, die im Bereich der Industrie als nicht weiterverwertbare Pflanzenöle anfallen, gewonnen werden.

Als Alkoholbestandteil werden vorzugsweise Alkohole mit einem C-Gehalt (= Koh- lenstoffanzahl) von C, bis C, o eingesetzt. Als besonders geeignet hat sich Ethanol erwiesen, beispielsweise aus der Herstellungskette der Lebensmittelindustrie.

Die Menge des Wasserzusatzes hängt auch von dem Wassergehalt des Alkohols ab. Oder, für den Fall das als Chlorophyllquelle gepresster Pflanzensaft verwendet

wird, von dem Wassergehalt dieses Pflanzensaftes, welches dann in Beziehung zu setzen ist.

Erfindungsgemäß ist daher ein Kraftstoff vorgesehen, der aus folgenden Bestandtei- len besteht.

- Fettsäuren mit einem KOH Gehalt von 0,01 bis 120 mg/g. Erfindungsgemäß können alle pflanzlichen Öle und tierischen Fette (einschließlich Fetten von Fischen), die in diesen Wertebereich hineinpassen, verwendet werden ; bei- spielsweise (aber nicht ausschließlich) : frische kaltgepresste Pflanzenöle, Palmöl, Palmkernöl, Olivenöl der ersten, zweiten und dritten Pressung, Se- samöl, Kokosnussöl, Rapsöl, Leinöl, Baumwollöl, Baumwollsaatöl, Dieselöl, Nussöl, Sonnenblumenöl, sowie unzählige andere ölhaltige Pflanzen aus der Natur. Weiterhin kommen tierische Fette dazu, die allerdings nur eingesetzt werden können, wenn sie vorbehandelt werden ; dazu gehört die Trennung der Fettmasse von nicht verwendbaren Bestandteilen wie Haut, Fleisch, Knochen, Muskel oder bei Fischen Greten, Organe und Wirbelteilchen.

Als Fettsäuren sind bevorzugt Pflanzenöle mit einem KOH Gehalt von 0,01 bis 120 mg/g ; diese werden im Volumenverhältnis zu den übrigen Kraftstoff- komponenten prozentual zwischen 70,3% und 98,9% eingesetzt.

- Wasser, welches in einem Verhältnis zum Gesamtvolumen von 1% bis zu 27% zugesetzt wird. Das dabei entstehende Verhältnis zum Gehalt von Al- kohol (wir verwenden dazu Ethanol) sollte mindestens ein Verhältnis 1 : 10 haben (1 Teil Ethanol und 9 Teile Wasser).

- Alkohol (natürlichen Ursprungs), bestehend aus einer Kohlenstoffanzahl an C-Atomen von C, bis C, o (vorzugsweise Ethanol) in einer Menge, die min- destens 10% der Menge an Wasser entspricht, insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 2,7 Gesamt-Vol. %, - Eine natürliche Sauerstoffquelle, vorzugsweise Chlorophyll. Die Menge an Chlorophyll, die im Kraftstoff enthalten ist beträgt z. B. bezogen auf 1 kg Flüssigmassengewicht der gesamten übrigen Komponenten ca. 0,3 mg des

Gesamtgewichtes ; dies entspricht ca. 0, 0003 Gew. % o. Vorzugsweise wird reines Chlorophyll in Pulverform verwendet.

Am leistungseffektivsten für nahezu sämtliche Anwendungen hat sich die folgende Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Kraftstoffes erwiesen, die daher be- sonders bevorzugt ist : a) Fettsäuren mit einem KOH Gehalt von 2,6 mg/g in einer Menge von 90,44% b) Wasser in einer Menge von 8,26% c) Ethanol in einer Menge von 1,3% Ethanol (gerechnet auf 100Vol%) d) 0,3mg/kg Chlorophyll, entsprechend 0,0003 Gew. % o.

Eine weitere bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Kraftstoffs-ebenfalls für nahezu sämtliche Anwendungen-enthält : a) Fettsäuren zu 88,5997 Vol. % b) Wasser zu 10 Vol. % c) Ethanol zu 1,4 Vol. % d) Chlorophyll zu 0,0003 Gew. % o.

Diese Kraftstoffe eignen sich insbesondere zur Erzeugung thermischer oder elektri- scher Energie (zur Stromerzeugung), in Heizkraft-oder Elektrizitätswerken, . Der Einsatz und die Verwendung als Dieselöl ist aber gleichwohl möglich.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffes, bestehend aus folgenden Verfahrensschritten, a) flüssige Fette, Alkohole und Wasser werden bei Raumtemperatur werden miteinander vermengt, wobei b) die Fettkomponente, die Alkoholkomponente und das Wasser in vonein- ander separaten Behältern bevorratet werden, und c) der Wasserkomponente vor der Vermengung mit den anderen Kompo- nenten Chlorophyll zugesetzt wird.

Es ist vorteilhaft, das Chlorophyll in getrockneter Form einzusetzen. Alternativ kann als Chlorophyllquelle auch Pflanzensaft verwendet werden.

Sofern tierische Fette verwendet werden, sind diese bevorzugt in einem separaten Behälter (Tank) bevorratet. Sollte das tierische Fett nicht in flüssiger Form vorliegen, ist vorgesehen, den Tank zu beheizen, um so die Fettkomponente zu verflüssigen bevor sie mit den anderen Komponenten vermischt werden. Sollte eine der Kompo- nenten feste Bestandteile beinhalten, dies betrifft insbesondere tierische Fettkom- <BR> <BR> ponenten (Fleischreste, Knochenreste etc. ), werden diese vor dem Vermischen der Komponenten gegebenenfalls abgetrennt. Es ist für den Fall, dass Produkte (zur Fettgewinnung) aus der Fleischindustrie verwendet werden, besonders darauf zu achten, dass das verwendete Fett eine flüssige Konsistenz besitzt, die bei ca. 30°C bis 60°C liegen sollte. Diese ist lediglich nur für den Mischvorgang erforderlich ; nach dem Vermischungsprozess ist dieses Temperaturniveau im Falle von Tierfetteinsatz nicht mehr erforderlich.

Bei einem Einsatz von fast oder ausschließlich tierischem Fett als Fettsäurenbe- standteil (über 40% Anteil zur Fettsäuregesamtmenge) ist darauf zu achten das der fertig gemischte Biomassenkraftstoff auf mehr als 5°C gehalten wird, da ansonsten die Viskosität zu hoch ist. Bei der Verwendung von Pflanzenölen oder nur geringfü- gigen Anteilen von Tierfetten (unter 20% Anteil zur Gesamtfettmenge) ist eine Lage- rung bis zu einer Tiefsttemperatur von 0°C unbedenklich. Bei einer 100% igen Ver- wendung von Pflanzenöl als Fettsäurenbestandteil des Biomassenkraftstoffes und einer Reduktion des Wasseranteils um 3,5% und einer Erhöhung des Alkoholanteils um 3,5% ist eine Lagerung bei einer Temperatur von bis zu ca.-5°C möglich. An- sonsten ist der Kraftstoff lagerstabil.

Pflanzliche und tierische Fette können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen flüssigen Kraftstoffes erfolgt daher im we- sentlichen durch einfaches Zusammenmischen der Komponenten des Kraftstoffes in einem gemeinsamen Tank mit Rührwerk. Hierzu werden die einzelnen Komponen- ten über Verrohrungen aus den Vorratsbehältern in den gemeinsamen Tang gelei- tet. Das System ist mit den entsprechenden Pumpen versehen und weist Messvor- richtungen zur Volumenabmessung der Flüssigkeiten auf. Wägeeinrichtungen sind ebenfalls vorgesehen. Vor dem Vermischen werden eventuell vorhandene feste Beimengungen abgetrennt. Feste Fette werden, bevor sie mit den anderen Kompo- nenten vermischt werden, geschmolzen. Der Einsatz von pflanzlichen und tierischen

Fetten hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Kraftstoff wird zur Lagerung nach Vermischung in Lagertank übergeführt. Ein besonderes Vorteil der Erfindung ist, dass bei der Herstellung des flüssigen Kraftstoffs keine aufwändigen Reini- gungsschritte erforderlich sind. Wichtig ist das Abtrennen fester Bestandteile aus den flüssigen Phasen.

Ein großer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die einzelnen Kom- ponenten des erfindungsgemäßen Kraftstoffes in nahezu unbegrenztem Vorrat er- hältlich sind. Dies ergibt sich schon daraus, dass unzählige unterschiedliche Fette und damit verbundene Fettsäuren existieren. Auch Alkohol ist aus unzähligen Ver- fahren und Prozessen isolierbar. Effektiv sind dabei allerdings nur solche Prozesse, bei denen Alkohol mit einem Alkoholgehalt von wenigstens 13 Vol. % gewonnen werden kann. Das gleiche gilt für Chlorophyll : Es gibt zahllose Verfahren zur Isolie- rung. Am einfachsten ist die Chlorophyll-Gewinnung durch Pressen von grünen Pflanzen, anschließender Reinigung (Dekantierung) des Presssaftes (damit es schwebteilchenfrei ist) und sofortiger Verarbeitung (dann mit einem Restwasserge- halt) oder es durch Trocknung zu Pulver zu verarbeiten um es später zu gebrau- chen. Im Rahmen der Erfindung wurde vorzugsweise laborfertiges Chlorophyll auf- grund der hohen Konzentration und des geringen-aber wichtigen-Bedarfs in der Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffs verwendet.

Je nach Anwendungsbereich und/oder Anlagentyp ist es problemlos möglich, die Mischung anzupassen, um einen optimalen Energieertrag zu erzielen. Dabei wer- den die Verhältnisse der eingesetzten Stoffe zueinander geändert ; die dabei entste- henden Leistungs-Verschiebungen sind für eine kostengünstige Herstellung sehr von Vorteil, da man somit nicht von einem bestimmten Inhaltsstoff abhängig ist, sondern eine sehr große Varianz zur Verfügung hat.

Das Verfahren der Mischung beruht lediglich auf einfachem Rühren bei Raumtem- peratur. Der Prozess dauert je nach Gesamtmenge und Rührwerkzeug nur wenige Minuten. Im Rahmen der Erfindung wurde dabei ein Tank mit einem inneren Rühr- werk mit einem Fassungsvermögen von 1.000 Liter eingesetzt, der ca. 60 Sekunden benötigt, um den Tankinhalt miteinander zu vermischen.

Alle Bestandteile des erfindungsgemäßen Kraftstoffes sollten vor Durchmischung Temperatur von ca. 20°C bis 30°C aufweisen und flüssig sein. Für das Chlorophyll trifft dies nicht zu, soweit es in fester Form der Mischung zugesetzt wird.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend wie folgt näher erläu- tert.

Es hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße flüssige Kraftstoff in bereits vor- handenen Dieselmotoren problemlos eingesetzt werden kann. Umrüstungen an den Motoren sind nicht erforderlich. Der Langzeitbetrieb ist möglich, ohne dass nachtei- lige Ablagerungen im Brennraum oder im Einspritzbereich zu erkennen sind. Die Motorleistung ist mindestens so gut wie die beim Einsatz herkömmlicher Diesel- kraftstoffe.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Kraftstoff bereitgestellt wird, der aus regenerativen Komponenten besteht und ohne die Zugabe von synthetischen Stof- fen, fossilen Energieträgern (Erdöl, Kohle) sowie Veränderungen bzw. Umbauten am Motor auskommt. Ferner wird durch den erfindungsgemäßen Kraftstoff die E- nergiebilanz deutlich positiv dargestellt und der Energieverlust im gesamten Herstel- lungsprozess wird auf ein Minimum reduziert.

Der erfindungsgemäße flüssige Biomassenkraftstoff ist dazu geeignet, in bereits üblichen Dieselmotoren problemlos eingesetzt zu werden. Die Eigenschaften des Biomassenkraftstoffes im Vergleich zu konventionellen vorhandenen Kraftstoffen wird nachfolgend wiedergegeben.

Tabelle 1 Der erfindungsgemäße Kraftstoff wird in der Tabelle unter der Produktbezeichnung W8.08 geführt. Die Daten wurden in akkreditierten Laboren ermittelt. Bei allen ist der Wert kleiner als die hier angegebenen Bestimmungsgrenze. Laboranalytik W8, 08 Altspeisefett Dieselöl Biodiesel Dichte bei 15°C (kg/m3) 931,1 924 845 900 DIN EN ISO 12185 Flammpunkt (°C) DIN EN 22719 162 235 55 110 Koksrückstände n. C (Gew. %) EN ISO 10370 0, 07 0,12 0,3 0,05 Wassergehalt K. -F. (Gew. %) DIN EN ISO 21937 8, 26 0,24 0,02 0, 3 Heizwert, unterer MJ/kg DIN 51900-2 32, 626 36, 697 42,7 35,8 Neutralisationszahl (mg KOH/g) DIN ISO 660 1, 88 2, 6 0, 5 Oxidationsstabilität (h) 4, 1 25 6 Gesamtverschmutzung (mg/kg) DIN EN 12662 90 24 20 Kin. Viskosität bei 50°C (mm2/s) DIN 51651 37, 3 33 5 6, 5 Kin. Viskosität bei 100°C (mm2/s) DIN 51651 10, 2 9,3 3 2 Oxidasche (Gew. %) DIN EN ISO 6245 0, 003 0, 01 0, 03 Chlorgehalt (Gew. %) DIN 51 408-1 0, 003 Fluorgehalt (Gew. %) DIN 51 723 <0, 001 Cetanzahl FIA 100/3 49 49 51 49 Kupferkorrosion (Korr. Grad) DIN EN ISO 2160 1a 1 1 Pourpoint (°C) DIN ISO 3016 2 Sedimentgehalt (Gew. %) DIN ISO 3735 <0, 01 Natriumgehalt (mg/kg) prEN 14538 <0, 5 5 5 Kaliumgehalt (mg/kg) prEN 14538 1, 2 5 5 Calciumgehalt (mg/kg) prEN 14538 0, 6 5 Nickel (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 <0,5 5 Vanadium (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 <0, 5 5 Aluminium (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 <0,5 5 Silizium (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 0,7 5 Eisen (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 0,5 5 Zink (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 1,9 5 Phosphorgehalt (mg/kg) ICP-AES DIN EN ISO 11 885 4,8 5 10 Schwefelgehalt (Gew. %) 0, 011 0, 01 Methanolgehalt (Gew. %) <0, 01 0, 3 Monoglyceride (Gew. %) 0, 53 0, 8 Diglyceride (Gew. %) 0, 23 0, 4 Triglyceride (Gew. %) 0, 18 0, 4 Freies Glycerin (Gew. %) <0, 01 0, 02 Gesamtglycerin (Gew. %) 0, 02 0,25

Es wurden zahlreiche Tests durchgeführt um genaue Vergleichswerte nicht nur in Laborwerten zu erhalten sondern auch direkt im 1 : 1-Vergleich auf dem Prüfstand.

Dazu wurde folgendes BHKW Testmodul (BHKW = Blockheizkraftwerk) verwendet : Hersteller MAN B&W Engine Type 8L 27/38 (2, 4MW) Engine No. 21377 Turbocharger Type NR24/SO40 Turbocharager No. 3980766 Generator Type Leroy Somer Tabelle 2 Motorenlast in kW/% Auslastung W8,08 Altspeisefett Diesel öl 640kW/25% 222, 7/kWh 225, 3 g/kWh 227, 4 g/kWh 1280kW/50% 195, 5/kWh 198/kWh 199, 9/kWh 1980kW/75% 188,9 g/kWh 191,6 g/kWh 194, 1 g/kWh

2432kW/95% 188, 5 g/kWh 188, 9 g/kWh 194, 1 g/kWh Alle Tests wurden auf einem Technischen Prüfstand durchgeführt.

Im direkten Vergleich wurde ein gewöhnliches Pflanzenöl (Altspeisefett, welches auch Ausgangsbasis für den hier eingesetzten erfindungsgemäßen Kraftstoff W8.08 ist), herkömmliches Dieselöl und der erfindungsgemäße Biomassenkraftstoff selbst (als W8.08 bezeichnet) getestet. Dabei sind wir zu folgendem Resultat gekommen.

Setzt man die verwendeten Kraftstoffe ins Verhältnis des Verbrauches g/kWh stellen wir fest, dass der von uns erfindungsgemäße Kraftstoff mindestens das gleiche E- nergiepotential besitzt wie Dieselöl und das bei einem Heizwert von nur 32,626 MJ/kg. Um diese Leistung zu erzielen, ist es erforderlich ein Pflanzenöl oder eine Mischung aus Pflanzenöl und Tierfett mit einem Heizwert von 36MJ/kg zu verwen- den. Die obigen Ergebnisse belegen das resultierende Energiepotential bei der Verwendung hochwertiger Pflanzen und Tierfette für den erfindungsgemäßen Kraft- stoff.

Eine der wohl wichtigsten Erkenntnisse bei den durchgeführten Tests ist der Ver- gleich in Bezug auf den Verbrauch in g/kWh ; dabei erhielten wir folgende Messer- gebnisse bei dem Vergleich folgender Kraftstoffe : Dieselöl mit einem unteren Heizwert von 42,7 MJ/kg Altspeisefett mit einem unteren Heizwert von 36,7 MJ/kg - Biomassenkraftstoff W8, 08 (erfindungsgemäßer Kraftstoff) mit einem unte- ren Heizwert von 32,6 MJ/kg Die Ergebnisse in Tabelle 2 beruhen auf Versuchen mit Kraftstoffen mit dem glei- chen Leistungsanspruch in einem Dieselmotor des Typs MAN B&W 8L27/38. Der Test zeigt deutlich einen geringeren Verbrauch bei dem erfundenen Biomassen- kraftstoff als bei Dieselöl und Altspeisefett, und dies trotz deutlich niedrigerem Heiz- wert des erfindungsgemäßen Kraftstoffes (W8.08). Setzt man ein Pflanzenöl oder ein Pflanzenöl-Tierfettgemisch mit einem höheren unteren Heizwert ein, wird sich unweigerlich der Verbrauch gegenüber Dieselöl und dem eingesetzten Rohprodukt im Verbrauch weiter verringern.

Diese Vergleiche zeigen auch, dass es keine nennenswerten Unterschiede zu den alternativen fossilen Kraftstoffarten gibt im Bezug auf das allgemeine Motorverhalten oder Einspritzverhalten des erfindungsgemäßen Biomassenkraftstoffes. Lediglich die Motorenschwingung läst in denn meisten Fällen nach. Dies wird auf eine gleichmäßigere Verbrennung zurückgeführt, da im Vergleich zu herkömmlichen fos- silen Kraftstoffen der erfindungsgemäße Biomassenkraftstoff (in den Tabellen als W8.08 bezeichnet) einen leicht niedrigeren aber länger andauernden Brennvorgang vollzieht und nicht nur sauberer verbrennt sondern auch gleichmäßiger und ruhiger den Motor antreibt.

Der erfindungsgemäße Biomassenkraftstoff kann zur Erzeugung unterschiedlicher Energie verwendet werden (elektrische, thermische oder andere). Mithin gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Biomassenkraft- stoffes, beispielsweise (aber nicht abschließend und ausschließlich) : - als Treibstoff für PKW Dieselmotoren aller Baugruppen - für Notstromaggregate und Stromaggregate, die für den Dauerbetrieb ausge- legt sind, wobei alle handelsüblichen dem heutigen Stand der Technik ent- sprechenden Aggregate-Drehzahl unabhängig-eingesetzt werden kön- nen, die mit Heizöl (alle Klassen), Diesel (alle Klassen), Schweröl (alle Klas- sen) laufen können.

- für Blockheizkraftwerk-Anlagen (BHKW) in allen Größenordnungen, z. B.

BHKW-Anlagen mit 1-100 KW für einzelne Häuser oder Kraftwerke mit einer Leistung von 100 MW pro Modul. Leistungsbereiche, die zwischen diesen liegen, sind ebenfalls bevorzugt.

- als Heizöl für Heizanlagen oder in Kraftwerken.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Alle Prozentangaben in den Beispielen sind Volumenprozente.

Ausführungsbeispiel 1

Tierisches Fett kann als Inhaltsstoff aus allen Arten von Tierfett gewonnen werden.

Die Gewinnung erfolgt folgendermaßen : Man verwendet ein Gefäß, das mit einem Ablasshahn oder einer alternativen Mög- lichkeit ausgestattet ist, um flüssiges Fett abzusondern und um es in einem separa- ten Behältnis aufzufangen. Dieses Gefäß füllt man mit vorsortiertem, nach Möglich- keit reinem tierischen Fett ohne Festbestandteile wie noch vorhandenes Fleisch oder Knochenreste (dabei spielt die Genießbarkeit keine Rolle). Nun erwärmt man das Gefäß, bis sich das Fett verflüssigt und abgeschieden wird (dabei ist zu beach- ten, dass man nicht eine zu hohe Temperatur verwendet, da es sonst zu einer Fett- verbrennung kommt und das Fett unbrauchbar wird). Insofern man das Fett nicht gleich mit den anderen Bestandteilen in Verbindung bringt, wird es zu einer festen, streichfähigen Masse, wie zum Beispiel Butter.

Ausführungsbeispiel 2 Pflanzliches Öl kann aus allen ölhaltigen Pflanzen gewonnen werden. Zur Herstel- lung von Pflanzenöl ist in der Regel das wohl einfachste und auch schonende Ver- fahren der Kaltpressung anzuwenden. Die Verwendung von Gastronomie-oder In- dustrieabfällen stellt ebenfalls keinerlei Probleme dar, insofern es sichergestellt werden kann, dass es sich ausschließlich um Pflanzenöl handelt. Es ist nicht erfor- derlich, die pflanzlichen Öle einem gesonderten Reinigungsverfahren wie bei her- kömmlichem Biodiesel zu unterziehen und im übrigen auch nicht erwünscht, da bei derartigen Verfahren in der Regel Chemikalien eingesetzt werden, die wiederum eine starke Umweltbelastung sowie einen nicht im Verhältnis stehenden Energie- aufwand hervorrufen. Insofern man"Abfallöl"verwendet, ist es erforderlich, es vor der Verwendung als Inhaltsstoff gründlich von Festpartikeln zu reinigen. Die schnel- le und effektive Reinigung ist mit einer Zentrifuge durchführbar und wenig energie- und zeitaufwändig. Des weiteren sind auch einfachere Möglichkeiten denkbar, wie die Nutzung von Filtrieranlagen, die über Druck die Flüssigkeit durch den Filter pressen.

Ausführungsbeispiel 3

Wasser kann in jeder Weise verwendet werden, wenn es einen Standard wie Brauchwasser aufweist. Wasser ist in klarer Konsistenz verwendbar, d. h. es muss schwebstofffrei sein.

Ausführungsbeispiel 4 Der im Rahmen der Erfindung verwendete"Zellstoff"Chlorophyll wird aus Pflanzen- saft gewonnen. Pflanzensaft wird durch Kaltpressen von Grünpflanzen gewonnen.

Pflanzensaft ist aus allen grünen Pflanzen gewinnbar und das ohne sonderliche Einschränkungen. Pflanzensaft ist auf direktem Wege mit den anderen Inhaltsstof- fen mischbar, aber auch lager-und transportfähig.

Ausführungsbeispiel 5 Als alkoholische Komponente im Rahmen der Erfindung wird Ethanol verwendet, insbesondere der im Bioalkohol vorhandene Ethanol. Dieser ist durch Gärung und anschließende Destillation gewinnbar. Ausgangsmaterial für Bioalkohol ist zum Bei- spiel Zuckerrohr, das durch eine Kaltpressung in eine feste und flüssige Substanz getrennt wird. Anschließend erfolgt die Vergärung des Zuckers zu Alkohol, der dann zum Abschluss in Destillationstürmen, wie sie in der Erdöldestillation verwendet werden, auf einen Bioalkoholgehalt von über ca. 90% angereichert wird. Die restli- chen 10% sind Wasser.

Ausführungsbeispiel 6 Mischanleitung : Das Zusammenmischen ist durch ein Tanksystem regelbar, das sich wie folgt darstellen kann : 5 Tankbehälter, jeder mit einer der Komponenten ge- füllt, ist mit einem Mischregler über einen Schlauch verbunden. Der Mischregler ist steuerbar und es lässt sich somit genau das Mengenverhältnis regulieren.

Ausführungsbeispiel 7 Betrieb eines Generators : Bei normalem Einsatz sind die herkömmlichen Generato- ren nicht umzurüsten. Lediglich eine Temperaturregelung der Einspritztemperatur auf 63°C ermöglicht im Einsatz auch anderer Kraftstoffe ein besseres Einspritzver-

halten mit der Folge eines niedrigeren Verbrauches und einer besseren Versprü- hung in der Brennkammer sowie eine optimalere Verbrennung.

Das Kühlwassersystem ist in Spiralform (als Heizspirale) durch den Tank zu führen.

Des Weiteren ist eine Art Wicklung um die Kraftstoffzuleitung zu legen, diese ist ebenfalls mit dem Kühlwassersystem oder durch Abgaswärme zu erwärmen. Inso- fern die Kühlerwassertemperatur je nach Tankvolumen nicht ausreichen sollte um den Kraftstoff auf eine Temperatur von ca. 70°C vorzuwärmen, ist eine Nutzung der Abgaswärme zu empfehlen (ebenfalls eine Spirale durch den Tank führen).

Ausführungsbeispiel 8 Kraftstoff für Stromgeneratoren, der aus folgenden Komponenten besteht : Tierisches Fett 40% Pflanzliches Fett 48% Wasser 10% Ethanol 1, 4 % Chlorophyll 0,0003 Gew. % o Bevorzugt bei konstanter Temperatur 65°C vor Einspritzung in die Brennkammer Nach Inbetriebnahme des Generators ist je nach Reserve der einzelnen Komponen- ten der tierische Fettanteil, der pflanzliche sowie der des Bioalkohols durch die glei- che Menge einer der beiden anderen variabel ersetzbar, jedoch sollte im Falle des Betriebes nicht auf eine Menge unter 1% des Alkohols gegangen werden, da sonst der Viskositätsgrad des Kraftstoffs nicht im erforderlichen Bereich liegt.

Soweit eine Menge von über 70% eines tierischen Fettes enthalten ist, sollte eine Mindesteinspritztemperatur zwischen 68°C und einer Maximaleinspritztemperatur von 76°C gewährleistet werden.

Die Kraftstofftemperatur wird in der Regel optimal durch eine Kühlwasserspirale erzielt, die durch den Tank geführt wird. Der gezogene Brennpunkt liegt im Bereich von 120°C bis 380°C ; die dadurch erreichte Laufruhe des Motors ist mit einer höhe- ren Drehzahl von durchschnittlich 50 bis 300 Umdrehungen zu belohnen und dies

bei höchstens gleicher Abnutzung des Motors gegenüber herkömmlichen Kraftstof- fen. Die Folge der erhöhten Drehzahl ist nicht nur mehr Leistung bei gleichbleiben- der Kraftstoffmenge, sondern eine erheblich längere Lebensdauer von Motoren, was wiederum auf die ständige Schmierung durch den Kraftstoff selbst erfolgt und somit auch keine Zugaben von weiteren Additiven erforderlich sind.

Ausführungsbeispiel 9 Kraftstoff für Kraftwagen (Diesel) Diese Kraftstoffzusammensetzungen zeigen, dass ein höherer Alkoholgehalt eben- falls von Bedeutung sein kann ; in diesem Fall beträgt der Alkoholgehalt ein Vielfa- ches des Wassergehaltes : Variante 1 Variante 2 (mit Kraftstoffwärmer) (ohne Kraftstoffvorwärmer) Tierisches Fett 20 % 10 % Pflanzliches Fett 55 % 58 % Wasser 5 % 7 % Bioalkohol 20 % 25 % Chlorophyll 0,0003 Gew. % o 0,0003 Gew. % o Hinweis zur Betriebstemperatur : Die Betriebstemperatur (Außentemperatur) des zu betreibenden Motors ist von +70°C bis-5°C möglich, je weiterem Minusgrad ist je 1% des tierischen Fettes durch die Zugabe der gleichen Menge Bioalkohols zu er- setzen. Somit ist in kalten Klimazonen ebenfalls ein gutes Startverhalten zu errei- chen und die Verbrauchswerte werden ebenfalls nicht sonderlich beeinträchtigt.