Biofuels

Biodiesel is een type biobrandstof, een duurzame energiebron, die gemaakt wordt uit plantaardige olie of dierlijk vet. Biodiesel wordt vaak toegepast in een mengvorm met uit aardolie verkregen diesel. De benaming die men er aan geeft is dan B5 (5% biodiesel) of B20 (bij 20% bijmenging). Bij gebruik van pure biodiesel spreekt men van B100.

Toen Rudolf Diesel zijn eerste dieselmotor bouwde, was deze bedoeld voor olie geperst uit pinda’s. Tegenwoordig zijn dieselmotoren niet meer geschikt om zonder aanpassingen te werken op pure plantaardige oliën (PPO) of gebruikte plantaardige oliën (Waste Vegetable Oil). Deze zijn te stroperig en geven veel roet. Om deze reden worden de oliën chemisch met een korte alcohol (zoals ethanol, of methanol) omgezet door transesterificatie.

Proces om biodiesel te maken

Productie van biodiesel op basis van plantaardige olie (bestaande uit triglyceride moleculen) vindt in twee stappen plaats. In de eerste stap worden de esterverbindingen verbroken door bijvoeging van een base (veelal KOH en soms NaOH). Hierbij ontstaan glycerol en vrije vetzuren. De vetzuren worden vervolgens veresterd met de alcohol. Dit gehele proces wordt ook wel transesterificatie, of omestering, genoemd. Omdat de-esterificatie met base ook de verzeping bevordert wordt de transesterificatie in moderne installaties in 1 stap gedaan met ethanol of methanol en het kaliumzout ervan als katalysator.

Beide reacties zijn evenwichtsreacties. De reacties zijn dus niet volledig.

De olie wordt hierdoor minder visceus en geeft tevens minder roet bij verbranding. Glycerol kan als bijproduct worden afgescheiden en doorverkocht aan de voedingsindustrie of andere bedrijfstakken.

De base doet mee aan de reactie, maar wordt niet verbruikt en werkt dus als katalysator. Vaak wordt een loog eerst opgelost in de methanol alvorens deze twee componenten toegevoegd worden aan de olie. Bij de oplossingensreactie ontstaat methoxide, natrium-ionen en water. De methoxide is de reactieve stof die ervoor zorgt dat het vetzuur loslaat van de glycerol. Ook is hier sprake van een evenwicht. Het is daarom ook belangrijk dat watervrije loog gebruikt wordt om het evenwicht zo veel mogelijk naar rechts te laten lopen.

Na het produceren van de biodiesel zijn 2 lagen ontstaan. De polaire laag en de apolaire laag. De apolaire laag bestaat uit biodiesel en eventueel niet weggereageerde olie. De polaire laag bestaat uit glycerol, de katalysator en het overgebleven methanol. Deze lagen moeten van elkaar gescheiden worden.

Vervolgens is het belangrijk dat de biodiesel gewassen wordt. De reden hiervoor is dat de laatste verontreinigingen verwijderd moeten worden. Het nadeel bij deze stap is dat er een klein deel water oplost in de biodiesel.

Als laatste stap moet de biodiesel worden gedroogd.

Grondstoffen voor biodiesel

Biodiesel wordt gemaakt uit de combinatie van een natuurlijke olie of vet en een korte alcoholketen. Hiervoor zijn verschillende grondstoffen, die verschillen per werelddeel. De precieze grondstof hangt af van het klimaat: de planten die in een bepaalde streek de hoogste olieopbrengsten geven worden in plantages gekweekt. In de lage landen wordt voornamelijk koolzaad gebruikt.

Andere grondstoffen zijn:

• sojaolie (wereldwijd)
• maïsolie (onder andere Verenigde Staten, gedeeltelijk door een (historisch) maïsoverschot)
• palmolie (tropische landen)
• jatropha-olie (van de purgeernoot (Jatropha curcas), India en andere sub-tropische landen)
• karanj (vooral India)
• eucalyptusolie (onder andere Thailand)
• huttentut Camelina sativa
• dierlijk vet
• gebruikt frituurvet
• algen, zie biobrandstof uit algen

Als korte keten alcohol worden (bio)methanol en (bio)ethanol gebruikt.

Nadelen en risico’s

Het toenemende gebruik van biodiesel en bio-ethanol zorgt voor veel extra vraag naar gewassen waaruit olie kan worden gewonnen. Een van de grootste zorgen is met name het kappen van tropische wouden om zo ruimte te maken voor de aanbouw van de lucratieve oliepalm, zoals in de Filipijnen en op Indonesië. Naast ontbossing en erosie komen daardoor bijzondere plantensoorten en beschermde diersoorten zoals de oerang-oetang in het gedrang. Bovendien kost het transport van dit tropische biodiesel ook de nodige brandstof voor het in Nederland aan de pomp verkrijgbaar is.

Economisch gezien heeft de grote vraag in westerse landen naar biobrandstoffen vergaande gevolgen. In het voorjaar van 2007 was, door de grote vraag naar maïs voor gebruik als biobrandstof in bijvoorbeeld Amerika, de prijs voor maïs en tortilla’s in Mexico meer dan verdubbeld. In Nederland ook werd gewaarschuwd voor hogere prijzen voor grondstoffen door de toenemende vraag naar biobrandstoffen. Denk hierbij aan prijsstijgingen van producten als eieren en kippenvlees. Bierproducent Heineken waarschuwde al begin 2007 dat de bierprijzen, door de toenemende vraag naar onder andere tarwe, zullen gaan stijgen. Voor westerse consumenten betekent de opkomst en wettelijke verplichting van biobrandstoffen een stijging van de voedselprijzen, in de derde wereld zal dit mogelijk tot een voedselcrisis leiden. Naast het prijseffect stonden de effectiviteit voor het reduceren van de broeikasgasuitstoot en het risico van ontbossing en aantasting van de biodiversiteit ook ter discussie. De stijgende wereldwijde vraag naar landbouwgewassen, inclusief vanuit de biobrandstoffenindustrie, en het gebrek aan voorraden leidde tot extra druk op het landgebruik en de landbouwmarkt.