Hemp MythBusters – Kann Hanf-Biodiesel normalen Diesel ersetzen?

Der Hintergrund

Wir alle wissen, was Dieselkraftstoff ist, aber was genau macht ihn so besonders und anders als Benzin?

Dieselkraftstoff ist eine besondere Art von Kraftstoff. Es ist ein weniger raffiniertes Produkt im Vergleich zu Benzin und ist der Hauptkraftstoff für große Motoren, einschließlich:

• Fahrzeuge der Klasse 8 (Busse, Sattelschlepper, Müllwagen, usw.)
• Schiffe auf dem Meer
• Eisenbahnlokomotiven
• Baumaschinen (Bulldozer, Bagger, Kipper, usw.)

In diesen Anwendungen bietet Dieselkraftstoff im Vergleich zu Benzin verschiedene Vorteile:

• Höheres Drehmoment
• Höheres Verdichtungsverhältnis
• Höhere Energiedichte

Biodiesel ist seit vielen Jahren ein aufstrebender Kraftstoff. Das Verfahren zur Herstellung von Biodiesel wird Umesterung genannt. Viele verschiedene pflanzliche und tierische Öle können zur Herstellung von Biodiesel verwendet werden, aber die gängigsten sind (nach Angaben der EIA):

• Sojabohnenöl (52%)
• Recycelte Futtermittel (13%)
• Maisöl (13%)
• Rapsöl (12%)
• Tierfette (10%)

So, werden wir uns einmischen, die Daten überprüfen, ein wenig rechnen und sehen, wie wahr dieser Hanfmythos wirklich ist.

Die Daten

Für diesen Mythos werden wir uns auf einige Hauptpunkte konzentrieren, darunter:

• Die Menge an Land, die für Hanf-Biodiesel benötigt wird, um normalen Diesel zu ersetzen
• Kostenunterschiede
• Auswirkungen auf die Nahrungsmittelversorgung
• Technische Komplikationen

Wie viel Land?

Wie immer, wenn es darum geht, eine fossile Energiequelle durch eine pflanzliche zu ersetzen, werden große Mengen an Land benötigt.

Nach Angaben des Ministeriums für Land- und Forstwirtschaft der Regierung von Alberta, Kanada, können mit Hanfkornsorten 1.074 Pfund Hanfsamen pro Acre produziert werden. Unsere Erfahrung mit der Sorte Katani von HGI hat gezeigt, dass 21 % des gesamten Samengewichts zu Hanföl gepresst werden können. Dies ergibt ein Ölgewicht von 226 Pfund pro Acre.

Nach Angaben der EIA (Energy Information Association, eine US-Regierungsbehörde) wurden 2017 in den Vereinigten Staaten 11,9 Milliarden Pfund Öl zur Herstellung von Biodiesel verwendet. Um das zu ersetzen, bräuchten wir 52.654.867 Acres Land oder 22,6 % der US-Ackerfläche, basierend auf den Daten der Farm Service Agency vom 1. August 2019.

Dies gilt nur für Hanf-Biodiesel, um die bestehende Biodieselproduktion zu ersetzen. Was wäre nötig, damit Hanf-Biodiesel normalen Diesel ersetzt?

Die EIA informiert uns, dass die USA im Jahr 2017 41,4 Milliarden Gallonen „On Highway Distillate Fuel Oil“ verbraucht haben. Das ist nur eine längere Bezeichnung für Dieselkraftstoff. Wie viel wiegt dieser Kraftstoff?

Diesel wiegt etwa 6,9 Pfund pro Gallone. Das Gesamtgewicht des in den USA verbrauchten Dieselkraftstoffs beträgt also 285,7 Milliarden Pfund Diesel. Das ist eine ganze Menge! Aber wir müssen das auf die Anbauflächen umrechnen, die für Hanf benötigt werden, um ihn zu ersetzen.

Wie oben berechnet, kann ein Hektar Hanf 226 Pfund Öl produzieren. Wenn wir ein wenig rechnen, finden wir heraus, dass insgesamt 1,26 Milliarden Hektar Land benötigt werden, um genügend Hanföl zu produzieren, das dem Gewicht des verbrauchten Standard-Dieselkraftstoffs entspricht. In den USA sind es nur 2,4 Milliarden Hektar.

Damit Hanf-Biodiesel den Standard-Diesel ersetzen kann, wären 50 % ALLER Flächen in den USA erforderlich, um diesen Auftrag zu erfüllen.

Wenn wir stattdessen nur den Standard-Biodiesel ersetzen wollten, müssten wir 22,6 % aller landwirtschaftlichen Flächen in den USA nutzen.

So weit scheint es, dass wir nicht genug Anbaufläche haben, um genug Hanf anzubauen, um Hanfsamenöl als Ersatz für Standard-Dieselkraftstoff herzustellen.

Wie hoch sind die Kosten?

Damit Biodiesel gegenüber herkömmlichem Dieselkraftstoff wettbewerbsfähig ist, muss er einen Verkaufspreis von 2,933 $ pro Gallone erzielen, wobei der aktuelle nationale Durchschnittspreis der AAA zugrunde gelegt wird.

Lassen Sie uns die Angebotsseite untersuchen, d.h. die Bereitschaft der Landwirte, aus wirtschaftlicher Sicht eine Pflanze zu dem oben genannten Preis zu produzieren. Wir werden den Wert pro Pfund eines Dieselersatzes berechnen und sehen, wie viel ein Landwirt pro Acker verdienen würde.

Die Gallone Dieselkraftstoff wiegt 6,9 Pfund. Damit liegt der Wert pro Pfund bei 0,425 $ pro Pfund. Nehmen wir an, dass der Landwirt den vollen Verkaufswert an der Zapfsäule erhält, da alle Dinge gleich sind. Bei einem Ertrag von 226 Pfund Öl pro Acre, multipliziert mit dem Wert von 0,425 Dollar pro Pfund, würde der Landwirt in diesem Szenario 96,05 Dollar pro Acre einnehmen. Unter Berücksichtigung der HGI-Preise und der Aussaatrate würde der Betrieb 8,95 $ pro Acre verlieren, nur um das Saatgut zu kaufen, geschweige denn, es in den Boden zu bringen, es anzubauen und zu ernten.

Die andere Sache bei diesem Szenario ist, dass der Landwirt keinen Einzelhandelswert für die Pumpe erhalten würde. Die EIA gibt an, dass der Großhandelspreis für schwefelarmen Diesel 1,96 Dollar pro Gallone beträgt (unter Verwendung des teuersten Gebiets, Los Angeles). Das sind 66,8 % des Wertes des nationalen durchschnittlichen Einzelhandelspreises. Wenn ein Landwirt sein Öl im Großhandel verkaufen würde (unter der Annahme, dass es ohne Raffination als Kraftstoff verwendet werden kann, was nicht der Fall ist), würde er nur 64,16 $ pro Acre einnehmen.

Die einzige Möglichkeit für einen Landwirt, den Wert des Öls als Dieselkraftstoff zu maximieren, wäre, es anzubauen, zu ernten, zu Biodiesel zu raffinieren, zu transportieren und im Einzelhandel an einer eigenen Tankstelle zu verkaufen. Aber auch hier verlieren sie immer noch mindestens 8,95 Dollar pro Acre, wenn man nur die Kosten für das Saatgut berücksichtigt.

So weit können wir sehen, dass kein Landwirt Hanf anbauen möchte, nur um das Öl für die Herstellung von Biodiesel zu ernten.

Zum Spaß wollen wir uns einmal die Nachfrageseite ansehen, oder? Hier geht es darum, wie viel Raffinerien für die Herstellung von Biodiesel zahlen müssten.

Nach Angaben des Alternative Fuels Data Center wird Biodiesel durch Reaktion einer Art von Pflanzenöl (oder tierischem Fett) mit einem kurzkettigen Alkohol und einem Katalysator hergestellt. Weiter heißt es dort, dass 100 Pfund Pflanzenöl 100 Pfund Biodiesel ergeben. Das macht die Umwandlung einfach. Die nächste Frage ist, wie viel kostet Hanfsamenöl?

Den niedrigsten Preis, den ich finden konnte, war der von Bulk Apothecary mit einem Preis von 3,63 $ pro Pfund. Bedenken Sie, dass eine Gallone Diesel 6,9 Pfund wiegt und jedes Pfund ein Pfund ausmacht. Unser Preis pro Gallone für den Kauf des Öls beträgt also $25,05. Darin sind der Transport des Öls, die Raffination, der Versand des raffinierten Produkts und die Einzelhandelskosten nicht enthalten. Schauen wir uns das Diagramm an, um einen Vergleich zu sehen:

Wir können sehen, dass Biodiesel aus Hanfsamenöl extrem teuer wäre. Stellen Sie sich vor, Sie tanken (sagen wir 10 Gallonen) und zahlen 250,50 Dollar an der Zapfsäule. Im Vergleich zu Sojaöl (das laut EIA als Ausgangsstoff für den Großteil des Biodiesels verwendet wird) ist Hanfsamenöl fast 13 Mal teurer.

Damit Hanfsamenöl wettbewerbsfähig ist, müsste der Preis um 92,2 % sinken. Das ist ein Ersatz für Sojabohnenöl in Biodiesel, für Standarddiesel ist es mehr.

Damit ist klar, dass Hanf-Biodiesel weder auf der Angebots- noch auf der Nachfrageseite in der Lage sein wird, Standard-Dieselkraftstoff zu ersetzen. Die Landwirte würden mit jedem angebauten Hektar Geld verlieren und die Verbraucher würden extreme Preissteigerungen an den Zapfsäulen erleben.

Reduzierung des Nahrungsmittelangebots

Dieser Abschnitt dreht sich um den gesamten Landbedarf, da das Nahrungsmittelangebot eine Funktion des verfügbaren Landes ist.

Um genügend Hanfsamenöl für die Herstellung von Hanf-Biodiesel zu produzieren, der Standard-Diesel ersetzen kann, benötigen wir eine große Anbaufläche. 1,26 Milliarden Hektar, um genau zu sein, mehr als 50 % der gesamten US-Fläche.

Wir können also in den USA nicht genug Hanf anbauen, um Standard-Diesel zu ersetzen. Aber lassen wir das beiseite und sagen, wir können es. Wir müssen sehen, welche Auswirkungen das auf die Lebensmittelversorgung haben könnte.

Lassen Sie uns einige weitere Statistiken verwenden, um herauszufinden, wie viele Menschen betroffen wären:

• 7,5 Milliarden – Bevölkerung der Erde
• 4.62 Milliarden – bewirtschaftete Fläche auf der Erde (USGS Survey)

Angesichts dieser Werte kann man mit Sicherheit sagen, dass jeder Hektar auf der Erde 1,62 Menschen ernährt (es gibt 62 % mehr Menschen als bewirtschaftete Flächen). Die 1,26 Milliarden Hektar, die wir bewirtschaften müssten (Spaßfakt: das würde 27,3 % aller landwirtschaftlich nutzbaren Flächen auf der Erde erfordern), würden dazu führen, dass etwa 2,04 Milliarden Menschen den Zugang zu Nahrungsmitteln verlieren. Das ist so ungeheuerlich, dass wir stattdessen Hanf-Biodiesel als Ersatz für herkömmlichen Biodiesel in Betracht ziehen sollten.

Dafür bräuchten wir 52.654.867 Hektar Land, was bedeuten würde, dass 85,3 Millionen Menschen den Zugang zu Nahrungsmitteln verlieren würden.

Nun können Hanfsamen neben dem Öl auch Proteine produzieren. Oilseedcrops.org informiert uns, dass Hanf 5 bis 45 Scheffel pro Acre (44 Pfund pro Scheffel) produzieren kann. Wenn man bedenkt, dass ein Hektar Hanf 220 bis 1.980 Pfund Mehl produzieren kann. Das könnte auf dem Lebensmittelmarkt verwendet werden.

Ein Scheffel Mais wiegt jedoch 56 Pfund, und ein einziger Acre kann laut Farm Bureau (fb.org) 178 Scheffel liefern. Das entspricht 9.968 Pfund Mais pro Acre, geschält und ohne Kolben. Was würde passieren, wenn die Hanfanbauflächen die Maisanbauflächen ersetzen würden, um den Standard-Biodiesel zu ersetzen? Da das Öl in Kraftstoff umgewandelt wird und das Eiweiß in den Lebensmittelmarkt fließt, um den verlorenen Mais zu ersetzen, können wir ausrechnen, dass nur 68,24 Millionen Menschen ohne Nahrung auskommen müssten (dies liegt daran, dass Hanf im besten Fall nur 20 % des Getreides produzieren kann, das Mais produzieren kann).

Jetzt können wir sehen, dass, selbst wenn wir das Land hätten und die wirtschaftlichen Bedingungen günstig wären, die verlorene Pflanzenproduktion wahrscheinlich zu einem Verlust der Lebensmittelversorgung führen würde, der Dutzende von Millionen Menschen betreffen würde. Das ist nur der Ersatz von Standard-Biodiesel, ganz zu schweigen von Standard-Diesel. Wenn wir uns den Mythos und die benötigte Anbaufläche vor Augen führen, würden Milliarden Menschen ohne die benötigten Nahrungsmittel auskommen müssen.

Die technischen Probleme

Damit Biodiesel Standarddiesel ersetzen kann, unabhängig davon, ob Hanf verwendet wird oder nicht, gibt es eine Reihe technischer Probleme, darunter:

• Reduzierter Energiegehalt (117.000 BTU für Biodiesel gegenüber 131.000 BTU für Mineralöldiesel). Dies führt zu einer geringeren Leistung und einer geringeren Gesamtwirtschaftlichkeit und Reichweite des Kraftstoffs. (PennState Extension)
• Hoher Trübungspunkt (30-50 Grad Trübungspunkt). Führt zu verstopften Kraftstoffleitungen, verstopften Filtern und Problemen beim Kaltstart. Außerdem haben verschiedene Ausgangsstoffe unterschiedliche Trübungspunkte, was zu Problemen mit der Qualitätskonstanz führen kann. (Bell Performance)
• Wasseraufnahme. Biodiesel ist in der Lage, Wasser zu absorbieren und zu halten. Dieses Wasser kann die Selbstzündung verringern, da Wasser nicht brennbar ist, und in kälteren Klimazonen zur Eisbildung im Kraftstoffsystem führen. Außerdem kann Biodiesel eine Nahrungsquelle für Bakterien und andere Mikroben sein, die im absorbierten Wasser wachsen können und zu verstopften Kraftstofffiltern und einem schnelleren Abbau des Biodiesels führen. (Bell Performance)

Diese Probleme wurden für Biodiesel aus bestehenden Quellen dokumentiert. Der Herstellungsprozess ist jedoch unabhängig von der Quelle derselbe. Daher können wir davon ausgehen, dass ähnliche Leistungsprobleme auch bei Hanf-Biodiesel auftreten können.

Der Mythos – BUSTED

Mit all diesen Daten ist der Mythos „Hanf-Biodiesel kann normalen Diesel ersetzen“ BUSTED.

Es gibt erhebliche Probleme mit diesem Mythos. An erster Stelle steht unserer Meinung nach der Kostenunterschied für Hanf-Biodiesel im Vergleich zu bestehenden Biodieselmischungen, ganz zu schweigen von Erdöldiesel. Außerdem ist der Flächenbedarf extrem hoch, und wenn diese Flächen für den Anbau einer Energiepflanze genutzt würden, könnten große Bevölkerungsgruppen unter Nahrungsmittelknappheit leiden. Um dies zu überwinden, müsste die pro Acre produzierte Ölmenge erheblich steigen, und die Opportunitätskosten von Hanföl in der Lebensmittelindustrie müssten gesättigt sein, damit es zu einer Preiskompression kommt.

Schließlich macht das technische Problem rund um Biodiesel den Kraftstoff durch die „Drop-in“-Linse weit weniger attraktiv. Es ist möglich, dass er mit geringen Änderungen am Motor verwendet werden kann, aber die Konsistenz des Kraftstoffs müsste genau überwacht werden, es müssten Chemikalien hinzugefügt werden, um die Probleme zu überwinden, und der Kraftstoff müsste mit erheblichen Mengen an Standard-Dieselkraftstoff gemischt werden.