Versuch 3: Herstellung von Biodiesel im Schülerversuch

Geräte und Chemikalien:

Becherglas (400 ml), drei große Reagenzgläser, durchbohrter Stopfen mit Glasrohr (40 cm), Thermometer, Magnetrührer mit Heizplatte, Pipette (50 ml), Peleusball, Rührkern, Rapsöl, Methanol (giftig, T, leichtentzündlich, F), Natriumhydroxid (ätzend, C), Salzsäure 0,05 mol/l (ätzend, C). Bei dem Versuch muss unter dem Abzug gearbeitet werden.

Durchführung:
Es wird ausschließlich unter dem Abzug gearbeitet!

Das Becherglas wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt und auf 75°C erhitzt. 0,3 g Natriumhydroxid werden in 100 ml Methanol aufgelöst, 8 ml dieser Lösung werden mit 4 ml Rapsöl in ein trockenes Reagenzglas gegeben und der Rührkern hinzugefügt. Nachdem das Glasrohr als Rückflusskühler aufgesetzt wurde, wird unter intensivem Rühren im Wasserbad erwärmt. Es bildet sich beim Rühren eine milchige Emulsion und nach etwa fünf Minuten Reaktionszeit eine klare Lösung. Nach Ausschalten des Rührers wird der Reagenzglasinhalt ohne Abkühlen in ein weiteres Reagenzglas gegeben, das zu etwa 3/4 mit Wasser gefüllt ist. Es bilden sich zwei Phasen. Nach kurzem Umschütteln wartet man erneut die Phasentrennung ab und pipettiert die obere Phase in das dritte Reagenzglas.

Beobachtung/Auswertung:

Da die Edukte Rapsöl und Natriummethanolat sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 75°C kaum miteinander mischbar entsteht zunächst eine milchigtrübe Suspension.Das Ende der Reaktion ist durch die Entstehung einer klaren Lösung zu erkennen. Es entsteht ein Gemisch aus Fettsäuremethylester und Glycerin.

Durch Reaktion mit Methanolat-Ionen findet die Umesterung des Rapsöls statt. Diese Stoffe sind in der Hitze in Methanol löslich. Mischt man die Reaktionslösung mit Wasser, reagiert das Natriummethanolat zu Natriumhydroxid und Methanol. Methanol, Glycerin, und Natriumhydroxid lösen sich in Wasser. Die verschiedenen Fettsäuremethylester verbleiben dagegen in der nichtwässrigen Phase.

Verwendung von Biodiesel

Der Einsatz von Biodiesel ist aus energetischer Sicht zu befürworten, da für seine Herstellung weniger als 50% seines Energieinhalts aufgebracht werden muss. Auch der Einsatzbereich von Biodiesel-Treibstoff ist sehr groß, da jedes herkömmliche Dieselaggregat mit Biodiesel betrieben werden kann. Ausnahmen sind höchstens bei der Kraftstoffzuleitung zu sehen da Biodiesel hier in manchen Fällen der Auslöser für Verschmutzungen bis hin zu Verstopfungen sein kann. Außerdem sind die Kraftstofftanks in einigen Fahrzeugtypen nicht für Biodiesel geeignet, da deren Kunststoff vom Biokraftstoff angegriffen werden kann. Da Biodiesel auch noch günstiger als herkömmlicher Dieselkraftstoff ist wird dieser häufig bei Großverbrauchern wie Landwirten und Taxiunternehmen eingesetzt. Biodiesel kann allerdings noch nicht als umfassende Alternative zu herkömmlichen Dieseltreibstoffen angesehen werden, weil in Deutschland zur Zeit lediglich 6 bis 7% des Dieselkraftstoffverbrauchs durch Biodiesel gedeckt werden.

Da, heutigen Schätzungen zur Folge, die fossilen Brennstoffvorräte in etwa vierzig Jahren zur Neige gehen ist es von höchster Dringlichkeit die Weiterentwicklung und somit den Fortschritt des Biodiesels voranzutreiben.

Doch es gibt gute Aussichten: Heute wird Deutschland weit schon an mehr als 30 Hochschulen und Forschungsinstituten an der Optimierung von Motoren und Kraftstoffen gearbeitet. Hierbei müssen die Motoringenieure Hand in Hand mit der Chemieindustrie arbeiten.