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Die Grundidee für das Projekt Greenhouse-BIT ist folgende:
Wir sollten ein Projekt starten, bei dem CO2 aus der Atmosphäre durch Photosynthese zu Pflanzenöl gebunden wird und dieses Pflanzenöl soll dann in leere Erdölfelder gepumpt werden, solange bis der CO2-Gehalt der Atmosphäre auf 350 ppm abgesunken ist.
Erläuterung:
Vor Beginn des industriellen Zeitalters im Jahre 1789 lag der CO2-Gehalt der Atmosphäre bei 280 ppm (Parts per Million). Durch die Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl und Erdgas) ist seither der CO2-Gehalt auf über 415 ppm [8] angestiegen. Dadurch hat sich das Weltklima nachteilig verändert: Die Durchschnittstemperatur ist gestiegen, es gibt mehr Trockenheit, mehr Überschwemmungen, Gletscher schmelzen ab, der Meeresspiegel steigt und das Meerwasser versauert.
Bestimmte Pflanzen haben die Fähigkeit, CO2 aus der Atmosphäre aufzunehmen und daraus durch Photosynthese Pflanzenöl zu bilden, dazu zählen Ölpalmen, Olivenbäume, Raps, Sonnenblumen und Leinsamen. Da Pflanzenöle auch als Lebensmittel Verwendung finden, sollte nur ein begrenzter Teil des jährlich erzeugten Pflanzenöls als CO2-Speicher dienen, z.B. 10 Prozent. Auf diese Weise werden Hungerkatastrophen vermieden.
Infolge des Klima-Abkommens von Paris, auf welches sich die wichtigsten Industrieländer geeinigt haben, müssen mindestens 80 Prozent aller heute bekannten Vorräte an fossilen Energieträgern ungenutzt im Boden bleiben, dies betrifft besonders auch die Kohle. Durch die intensive Förderung von Erdöl sind viele Erdölfelder schon teilweise oder nahezu gänzlich erschöpft. Mit Pflanzenöl können diese leeren Erdölkapazitäten wieder aufgefüllt werden.
Das Pumpen von Pflanzenöl in leere Erdölfelder ist also gerade die Umkehrung des Erdölverbrauchs. Der im Pflanzenöl gebundene Kohlenstoff C wird der Atmosphäre dauerhaft entzogen. Auf diese Weise ist es möglich, den CO2-Gehalt der Atmosphäre nachhaltig zu senken, wobei das Erreichen eines Wertes von 350 ppm schon als Erfolg angesehen werden könnte.
Wegen der geologischen Struktur der Erdölfelder war das darin enthaltene Erdöl viele Millionen Jahre lang von der Erdoberfläche abgeschlossen. Wir können somit davon ausgehen, daß auch das chemisch ähnliche Pflanzenöl sehr lange Zeit in den ehemaligen Erdölfeldern gespeichert bleibt. Eine Beeinträchtigung des Grundwassers ist in der Regel nicht zu befürchten.
Zur Finanzierung des Projekts Greenhouse-BIT wird eine globale CO2-Steuer vorgeschlagen. Die Laufzeit des Projekts kann 200 Jahre oder mehr betragen. Es ist entscheidend, den gesamten Weltenergieverbrauch auf erneuerbare Energieträger umzustellen.
Diskussion:
Es müßten große Plantagen für Pflanzenöl angelegt werden, die Dünger benötigten. Als CO2-Speicher käme in erster Linie Palmöl in Betracht. Sonnenblumenöl, Olivenöl, Leinöl und Rapsöl wären zwar auch möglich, für diesen Zweck aber zu hochwertig. Für die Ölplantagen sollten keine Wälder gerodet werden.
Es könnten max. 10-15% der landwirtschaftlichen Fläche für Ölplantagen genutzt werden, weil der Anbau von anderen Lebensmitteln Vorrang hat. Das erzeugte Pflanzenöl teilte sich auf in Speiseöl, Bioenergie und CO2-Speicher.
Beim Einlagern des Pflanzenöls in leere Erdölfelder wäre die Frage zu klären, inwieweit die Kapillaren im Boden noch aufnahmefähig sind.
Da nur ein kleiner Teil des Pflanzenöls als CO2-Speicher genutzt werden könnte, würde der Zeitbedarf für die Minderung in der Atmosphäre mehrere Jahrhunderte bis Jahrtausende lang dauern. Dies wäre verhältnismäßig uneffektiv.
Eine schnellere und kostengünstigere Bindung des CO2 ließe sich durch das Anpflanzen von neuen Wäldern erreichen. Die geeigneten Flächen hierfür sind allerdings begrenzt.
Wenn heute ein neuer Wald als CO2-Speicher angepflanzt wird, kann jedoch niemand dafür garantieren, daß dieser Wald in 1 Million Jahren noch vorhanden ist.
Wird das CO2 dagegen als Pflanzenöl gebunden und in leere Erdölfelder eingelagert, besteht meines Erachtens eher die Chance, daß dieses CO2 auch nach sehr langer Zeit dauerhaft der Atmosphäre entzogen bleibt, so wie zuvor das Erdöl viele Millionen Jahre lang im Boden war.
Ich meine, wir müssen beim Klimaschutz in sehr langen Zeiträumen denken, auch in Jahrmillionen! Deshalb glaube ich, daß das Pflanzenöl in Erdölfeldern die langfristig sicherere Methode ist.
Zusammenfassung:
Meine Erkenntnis lautet, daß kurzfristig das Anpflanzen von Wäldern betrieben werde sollte, langfristig bietet jedoch das Einlagern von Pflanzenöl in leere Erdölfelder die besseren Perspektiven. Wir sollten daher beide Methoden zur CO2-Minderung kombinieren.
Danksagung:
Ich danke Herrn Dr. Werner Neumann vom BUND e.V. für die Prüfung der Argumente und seinen Diskussionsbeitrag.
Hans-Peter Bittner
Nachtrag 1:
2019-09-27
Die großen Waldbrände in Sibirien, Alaska, Brasilien und Südafrika im Sommer 2019 haben gezeigt, daß das Anpflanzen von Wäldern keine sichere Methode zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff ist.
Nachtrag 2:
2023-09-21
Über rekordverdächtige CO2-Emissionen aus Waldbränden in Kanada und anderswo im Sommer 2023 wurde am 2023-09-14 auf ZEIT ONLINE berichtet:
https://www.zeit.de/wissen/umwelt/2023-09/waldbraende-klimawandel-studie-hohe-emissionen
Dem geneigten Leser sei auch die sich daraus ergebende (teilweise humorvolle) Diskussion unter OIKOS empfohlen:
https://www.zeit.de/wissen/umwelt/2023-09/waldbraende-klimawandel-studie-hohe-emissionen#cid-66819820
Hans-Peter Bittner
Konzept
2020-04-07
Wie aus einem Brief von Herrn Dr. Neumann vom 2016-08-21 hervorgeht, würde eine Reduzierung des CO2-Gehalts der Atmosphäre um 1.000 Mrd. Tonnen mit Hilfe des Palmöl-Verfahrens ca. 200 – 300 Jahre dauern. Dies ist zwar relativ lang, aber ebenso lang hat es gedauert, um das CO2 in die Atmosphäre freizusetzen. Grundsätzlich halte ich das Palmöl-Verfahren nach wie vor für eine naheliegende und praktikable Methode zur CO2-Reduzierung, die meiner Meinung nach auch ökologisch verträglich und nachhaltig ist, andere Methoden sind dagegen noch nicht ausgereift oder nachteiliger.
Um eventuellen Mißverständnissen vorzubeugen, möchte ich meine Argumentation nochmals erklären. Ich will ausdrücklich keine weiteren Waldflächen abholzen, um dort Palmöl-Plantagen anzulegen, sondern ich will nur die jetzt bereits abgeholzten Waldflächen (z.B. des Regenwaldes in Brasilien und in anderen tropischen Ländern), wo zur Zeit in nicht vertretbarer Form Futtermittel für die unnötige Fleischproduktion angebaut werden, für Palmöl-Plantagen umwidmen. Dazu ist eine Zusammenarbeit mit den Grundbesitzern und eine umfangreiche Aufklärungsarbeit (z.B. für 80% weniger Fleischkonsum) erforderlich.
Der Transport des erzeugten Palmöls zu den leeren Erdölfeldern als Endlagerstätten und das Pumpen des Palmöls in den Boden verbrauchen meiner Einschätzung nach nicht sehr viel Energie. Selbstverständlich muß die Förderung von Erdöl beendet werden und das noch im Boden vorhandene Erdöl sowie das neu hinzukommende Palmöl müssen auf unbegrenzte Zeit im Boden verbleiben, dazu kann mit dem Eigentümer der Lagerstätte eine finanzielle Vergütung vereinbart werden. Die neue Weltenergieversorgung sollte zum großen Teil auf Globaler Solar-Wasserstoff-Wirtschaft beruhen, wobei ich auf das Einhalten der Bedingung der begrenzten Wasserstoff-Verluste durch Diffusion und Leckage von global unter 400 Tonnen Wasserstoff täglich (sicherer ist unter 100 Tonnen Wasserstoff täglich) nochmals hinweisen möchte, was ich aber als technisch lösbar ansehe.
Zusätzlich sollten wir unseren Konsum von in Deutschland zur Zeit 40 Tonnen pro Kopf und Jahr reduzieren auf einen ökologisch nachhaltigen und global gerechten Verbrauch von nur noch acht Tonnen pro Kopf und Jahr, damit passen wir uns an die Verhältnisse des Planeten Erde an!
Hans-Peter Bittner
Konkretisierung zu Pflanzenöl endlagern
2020-04-21
Nach wie vor steht die notwendige Reduzierung des CO2-Gehalts der Atmosphäre um 1.000 Mrd. Tonnen im Raum.
Erdatmosphäre [1]:
Die bodennahen Schichten bis in etwa 90 km Höhe (Kármán-Linie der Raumfahrt) haben eine recht gleichförmige Zusammensetzung, weshalb man auch von Homosphäre spricht. Was als Luft bezeichnet wird, besteht im Wesentlichen bei Außerachtlassen des wechselnden Wasserdampfgehalts (d. h. in Volumenprozent trockener, wasserdampffreier Luft) aus:
78,08 % Stickstoff (N2), 20,95 % Sauerstoff (O2) und 0,93 % Argon (Ar), dazu Aerosole und Spurengase, darunter Kohlenstoffdioxid (CO2, mit derzeit rund 0,04 % [8], nach Wasserdampf der wichtigste Verursacher des Treibhauseffekts), ferner Methan (CH4), Ozon (O3), Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffverbindungen.
Die Atmosphäre weist eine Masse von etwa 5,15 · 10^18 kg auf.
Die gerundeten relativen Atom- bzw. Molekulargewichte betragen für:
N2: 28
O2: 32
Ar: 40
CO2: 44
Daraus läßt sich die Masse des CO2 in der aktuellen Atmosphäre zu 3.130 Mrd. to CO2 berechnen. In vorindustrieller Zeit lag der CO2-Gehalt der Atmosphäre bei 280 ppm Vol., jetzt liegt er bei rund 400 ppm Vol., dies ergibt rechnerisch eine Massenzunahme um 939 Mrd. to CO2, das zusätzlich in Biomasse und in den Meeren gebundene CO2 bleibt dabei außer Betracht. Um den CO2-Gehalt der Atmosphäre von 410 ppm Vol. [8] auf 350 ppm Vol. zu senken, müßten 469,5 Mrd. to CO2 extrahiert und endgelagert werden.
Für das Einhalten des 1,5 Grad-Zieles von Paris dürfen Klimaexperten zufolge insgesamt noch max. 340 Mrd. to CO2 emittiert werden. Es wird angenommen, daß nach Ausschöpfung dieser Menge die globale Klimaneutralität hergestellt sein wird und dieses CO2 vollständig in der Atmosphäre verbleibt. Daraus folgt für die auf 350 ppm Vol. zu reduzierende Menge ein Betrag von 809,5 Mrd. to CO2, was unter Hinzunahme einer Sicherheitsreserve auf 1.000 Mrd. to CO2 aufgerundet werden kann.
Nach Informationen der FAO [2] wurden 2018 in Indonesien insgesamt 40.567.230 Tonnen Palmöl auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche von ca. 93.000 km² erzeugt, dies entspricht einem Flächenertrag von rund 436 Tonnen Palmöl / km² jährlich.
In den drei großen Regenwaldregionen der Erde – Amazonasbecken, Kongobecken und Südost-Asien – gingen in den Jahren 2000 bis 2010 jährlich 54.000 Quadratkilometer tropische Regenwälder verloren. [3] In der Dekade zuvor, also von 1990 bis 2000, waren es noch 71.000 Quadratkilometer jährlich. Die Verluste sind also leicht zurückgegangen.
Weil es außerhalb der drei großen Regenwaldregionen auch noch tropische Regenwälder gibt (zum Beispiel Mittelamerika, Madagaskar etc.), liegen die tatsächlichen jährlichen Regenwaldverluste wahrscheinlich etwas höher und werden deswegen hier mit 55.000 Quadratkilometern angegeben.
Daraus folgt, daß allein in der Zeit von 1990 bis 2010 global 1,26 Mio. km² Regenwald gerodet wurden. Der Grund dafür ist nicht die Überbevölkerung, Zitat aus [4]:
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Deshalb nehme ich an, daß die gesamten 1,26 Mio. km² Fläche für klimarelevante Palmöl-Plantagen genutzt werden könnten, dies entspricht 549,36 Mio. Tonnen Palmöl jährlich.
Laut FAO [2] gab es 2017 in Kanada 142.610 km² unbewirtschaftetes Gras- und Weideland, sowie in Rußland 930.000 km² Gras- und Weideland insgesamt. Diese zusammen 1.072.610 km² große Flächen könnten für den Anbau von Raps verwendet werden, wobei der jährliche Ölertrag von Rapssaat laut [5] bei ca. 1.600 l/ha liegt. Die Dichte von Rapsöl beträgt 0,91 – 0,917 kg/l bei 15° C. [6] Dies ergibt eine Kapazität von jährlich rund 156,77 Mio. Tonnen Rapsöl.
Palmöl und Rapsöl sind sich chemisch ähnlich, somit kann die Gesamtmenge an Pflanzenöl zu 706,13 Mio. Tonnen addiert werden. Da bei der Photosynthese der Sauerstoff aus dem CO2 abgespalten und durch Wasserstoff ersetzt wird, verhalten sich die relativen Massen von CO2 und Öl näherungsweise wie 44 zu 14, das heißt, im Pflanzenöl ist der Kohlenstoff aus 2,219 Mrd. to CO2 gebunden. Um 1.000 Mrd. to CO2 aus der Atmosphäre zu extrahieren und in Pflanzenöl zu speichern, würde es also 450 Jahre lang dauern, für reale 809,5 Mrd. to CO2 (wie oben errechnet) wären nur 365 Jahre nötig.
Diese Zeitdauer finde ich nicht unrealistisch, sie läßt sich noch verkürzen, wenn weitere Flächen zur Pflanzenöl-Erzeugung zur Verfügung stehen.
Sobald die Elektrizitätserzeugung global zu 100% auf Ökostrom umgestellt ist, kann zusätzlich mit einem elektrochemischen Verfahren [7] Kohlenstoff aus der Atmosphäre extrahiert werden, eine Endlagerung und Abdeckung dieses Kohlenstoffs wäre in unbewohnten Trockengebieten denkbar.
Ein Verpressen von CO2 in porösen Gesteinsschichten finde ich dagegen nicht sinnvoll.
Exkurs in Chemie
2023-09-16
Es wurde eingewendet, Pflanzenöl könne chemisch nicht mit Erdöl gleichgesetzt werden, da Pflanzenöle zur Stoffklasse der Ester zählten, während Erdöl aus Kohlenwasserstoffen bestände. Dem möchte ich entgegenhalten, daß Ester sich im Wesentlichen nur durch die Anwesenheit einiger Sauerstoffatome von reinen Kohlenwasserstoffen unterscheiden. Ester lassen sich in einem chemischen Prozeß zumindest technisch, möglicherweise auch mikrobiologisch, zu Kohlenwasserstoffen umwandeln.
Chemische Zusammensetzung von Palmöl
Brockhaus Enzyklopädie
"Palmkernöl besteht v.a. aus den Glyceriden der Laurinsäuren (47 - 52%), der Ölsäure (10 - 18%) und der Myristinsäure (16%), Palmöl besteht v.a. aus Glyceriden der Palmitinsäure und der Ölsäure."
Seit relativ kurzer Zeit gibt es auch die sehr erfreuliche Möglichkeit, über das Internet kostenlos Fragen an einen Computer zu stellen, der mit Künstlicher Intelligenz KI arbeitet und der unter dem Namen "ChatGPT" bekannt geworden ist (Unkomplizierte Anmeldung).
Die Adresse lautet: https://chat.openai.com
Frage:
"Chemische Formel der Laurinsäure"
ChatGPT:
"Die chemische Formel der Laurinsäure lautet:
C12H24O2
Das bedeutet, dass Laurinsäure aus 12 Kohlenstoffatomen (C), 24 Wasserstoffatomen (H) und 2 Sauerstoffatomen (O) besteht. Laurinsäure ist eine gesättigte Fettsäure, die in natürlichen Fetten und Ölen vorkommt, insbesondere in Kokosöl und Palmkernöl. Sie wird auch in verschiedenen kosmetischen und pharmazeutischen Produkten verwendet und hat antimikrobielle Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen nützlich machen."
Frage:
"Chemische Formel der Myristinsäure"
ChatGPT:
"Die chemische Formel der Myristinsäure lautet:
C14H28O2
Das bedeutet, dass Myristinsäure aus 14 Kohlenstoffatomen (C), 28 Wasserstoffatomen (H) und 2 Sauerstoffatomen (O) besteht. Myristinsäure ist eine gesättigte Fettsäure und gehört zur Gruppe der mittelkettigen Fettsäuren. Sie kommt in natürlichen Fetten und Ölen vor, insbesondere in Kokosnussöl und Palmkernöl. Myristinsäure spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen biologischen Prozessen im Körper und wird in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie verwendet."
Frage:
"Chemische Formel der Palmitinsäure"
ChatGPT:
"Die chemische Formel der Palmitinsäure lautet:
C16H32O2
Das bedeutet, dass Palmitinsäure aus 16 Kohlenstoffatomen (C), 32 Wasserstoffatomen (H) und 2 Sauerstoffatomen (O) besteht. Es handelt sich um eine gesättigte Fettsäure, die in vielen natürlichen Fetten und Ölen vorkommt, einschließlich Tierfetten und pflanzlichen Ölen. Palmitinsäure ist eine wichtige Komponente von Fetten und Lipiden in biologischen Organismen und spielt eine Rolle in verschiedenen biologischen Prozessen."
Frage:
"Chemische Formel der Ölsäure"
ChatGPT:
"Die chemische Formel der Ölsäure lautet:
C18H34O2
Das bedeutet, dass Ölsäure aus 18 Kohlenstoffatomen (C), 34 Wasserstoffatomen (H) und 2 Sauerstoffatomen (O) besteht. Ölsäure ist eine einfach ungesättigte Fettsäure und gehört zur Gruppe der Omega-9-Fettsäuren. Sie kommt in vielen natürlichen Ölen und Fetten vor, einschließlich Olivenöl, Erdnussöl und Avocadoöl, und ist ein wichtiger Bestandteil einer gesunden Ernährung. Ölsäure hat verschiedene gesundheitliche Vorteile und kann zur Senkung des LDL-Cholesterinspiegels im Blut beitragen. Sie ist auch für die flüssige Konsistenz von Ölen bei Raumtemperatur verantwortlich."
Frage:
"Chemische Reaktion und Reaktionsbedingungen für die Umwandlung von Palmöl zu Kohlenwasserstoffen"
ChatGPT:
"Die Umwandlung von Palmöl zu Kohlenwasserstoffen erfolgt in der Regel durch pyrolytische Prozesse, bei denen das Palmöl unter hohen Temperaturen und in Abwesenheit von Sauerstoff thermisch zersetzt wird. Dies führt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen. Hier sind die grundlegenden Schritte und Bedingungen für diese Reaktion:
1. Pyrolyseprozess: Die Pyrolyse ist der Hauptprozess, bei dem Palmöl in Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird. Dabei wird Palmöl auf hohe Temperaturen erhitzt, typischerweise im Bereich von 300°C bis 600°C.
2. Abwesenheit von Sauerstoff: Es ist wichtig sicherzustellen, dass während des Pyrolyseprozesses kein Sauerstoff zugeführt wird, da dies die Verbrennung fördern würde. Die Reaktion sollte in einem anaeroben Umfeld stattfinden, um die Bildung von Kohlenwasserstoffen zu ermöglichen.
3. Reaktionszeit: Die Reaktionszeit kann je nach den gewünschten Produkten variieren, liegt jedoch oft im Bereich von Sekunden bis Minuten.
4. Katalysatoren: In einigen Fällen werden Katalysatoren verwendet, um die Umwandlung von Palmöl in Kohlenwasserstoffe zu beschleunigen oder die Produktausbeute zu optimieren. Verschiedene Katalysatoren wie Zeolithe oder Metalle können eingesetzt werden.
5. Produktaufbereitung: Nach der Pyrolyse müssen die entstandenen Rohgase und -flüssigkeiten aufbereitet werden, um die gewünschten Kohlenwasserstoffe zu isolieren und Verunreinigungen zu entfernen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die genauen Bedingungen und Produkte der Pyrolyse von Palmöl stark von verschiedenen Faktoren abhängen können, darunter die Art des Palmöls, die Temperatur, die Verweilzeit und die Art des verwendeten Katalysators. Die Umwandlung von Palmöl in Kohlenwasserstoffe ist ein komplexer Prozess und wird oft in industriellen Anlagen durchgeführt, um Produkte wie Biodiesel oder Synthesegas herzustellen.
Darüber hinaus sollten Umweltaspekte und Nachhaltigkeit bei der Verarbeitung von Palmöl in Betracht gezogen werden, da der Anbau von Palmölplantagen mit Umweltauswirkungen wie Entwaldung und Lebensraumzerstörung verbunden sein kann. Es ist wichtig, nachhaltige Methoden zur Gewinnung und Verarbeitung von Palmöl zu fördern, um diese Auswirkungen zu minimieren."
Frage:
"Chemische Zusammensetzung von Rapsöl"
ChatGPT:
"Rapsöl, auch als Rüböl oder Canolaöl bekannt, ist ein Pflanzenöl, das aus den Samen der Raps-Pflanze (Brassica napus oder Brassica rapa) gewonnen wird. Die chemische Zusammensetzung von Rapsöl kann je nach Anbaubedingungen und Rapsarten leicht variieren, aber im Allgemeinen enthält es eine Mischung verschiedener Lipide und andere Verbindungen. Hier ist die typische Zusammensetzung von Rapsöl:
Fette und Öle (Lipide): Rapsöl besteht hauptsächlich aus Triglyceriden, das sind Ester aus Glycerin und Fettsäuren. Die dominierenden Fettsäuren in Rapsöl sind:
Ölsäure (eine einfach ungesättigte Fettsäure): Ölsäure macht den Großteil der Fettsäuren in Rapsöl aus und verleiht ihm seine flüssige Konsistenz bei Raumtemperatur. Es ist auch als Omega-9-Fettsäure bekannt.
Linolsäure (eine mehrfach ungesättigte Fettsäure): Linolsäure ist eine Omega-6-Fettsäure und kommt ebenfalls in Rapsöl vor.
Alpha-Linolensäure (eine mehrfach ungesättigte Fettsäure): Alpha-Linolensäure ist eine Omega-3-Fettsäure und macht einen geringen Anteil der Fettsäuren in Rapsöl aus.
Vitamine: Rapsöl enthält auch fettlösliche Vitamine, insbesondere Vitamin E (Tocopherole), die als Antioxidantien wirken und die Oxidation des Öls verhindern können.
Phytosterole: Rapsöl enthält Phytosterole, die strukturell denen von Cholesterin ähneln und potenziell cholesterinsenkende Eigenschaften haben.
Carotinoide: Rapsöl kann geringe Mengen an Carotinoiden enthalten, die für seine gelbe Farbe verantwortlich sein können.
Andere Verbindungen: Neben den oben genannten Hauptkomponenten enthält Rapsöl auch geringe Mengen an anderen Verbindungen wie Tocotrienole, Chlorophyll, und Phenolverbindungen.
Die genaue Zusammensetzung kann variieren, je nachdem, wie das Rapsöl verarbeitet wird (raffiniert, kaltgepresst usw.) und welche Rapsarten verwendet werden. Rapsöl wird oft für seine gesundheitlichen Vorteile und seinen niedrigen Gehalt an gesättigten Fettsäuren geschätzt, was es zu einer gesunden Wahl für die Zubereitung von Lebensmitteln macht. Es ist auch ein beliebtes Speiseöl in vielen Teilen der Welt."
Chemische Formel der Ölsäure siehe oben
Frage:
"Chemische Formel der Linolsäure"
ChatGPT:
"Die chemische Formel der Linolsäure lautet:
C18H32O2
Das bedeutet, dass Linolsäure aus 18 Kohlenstoffatomen (C), 32 Wasserstoffatomen (H) und 2 Sauerstoffatomen (O) besteht. Linolsäure ist eine mehrfach ungesättigte Fettsäure und gehört zur Gruppe der Omega-6-Fettsäuren. Sie kommt in verschiedenen pflanzlichen Ölen vor, darunter Sojaöl, Sonnenblumenöl und Maisöl, und spielt eine wichtige Rolle in der Ernährung, da sie zu den essentiellen Fettsäuren gehört, die der Körper nicht selbst produzieren kann und daher über die Nahrung aufgenommen werden müssen. Linolsäure hat verschiedene Funktionen im Körper und ist an wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt."
Frage:
"Chemische Formel von Glycerin"
ChatGPT:
"Die chemische Formel von Glycerin, auch als Glycerol bezeichnet, lautet:
C3H8O3
Glycerin ist ein dreiwertiger Alkohol und eine klare, viskose Flüssigkeit. Es ist in vielen natürlichen Fetten und Ölen vorhanden und spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen biologischen Prozessen, einschließlich des Stoffwechsels. Glycerin wird auch in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie häufig verwendet und hat vielfältige Anwendungen, darunter als Feuchtigkeitscreme, Süßstoff und Lösungsmittel."
Die benötigte Wärmezufuhr für die Pyrolyse kann durch Solarenergie (Photovoltaik, Wind) bereitgestellt werden.
Nach aktuellem Kenntnisstand wäre mit einer Beeinträchtigung des Grundwassers durch Ester wegen sogenannter "Verseifung" zu rechnen, da Grundwasser "überall" vorhanden sei, ebenso bei Kontakt des Grundwassers mit Biodiesel, da Biodiesel - anders als es durch die obige Antwort von ChatGPT nahegelegt wird - kein reiner Kohlenwasserstoff ist. Eine vollständige Umwandlung von Pflanzenöl zu Kohlenwasserstoffen sei in diesem Zusammenhang jedoch unbedingt anzustreben, da Kohlenwasserstoffe sich dem Grundwasser gegenüber (angeblich) inert verhalten. Um dieses Ziel zu erreichen, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar.
Zunächst könnten die Reaktionsbedingungen bei der Pyrolyse variiert werden, um die Ausbeute an Kohlenwasserstoffen zu optimieren (Katalytische Hydrierung).
Sollte dies nicht den gewünschten Erfolg bringen, kann erwogen werden, den Estern ihren Sauerstoffgehalt durch leicht oxidierbare Metalle, wie Magnesium oder Natrium, zu entziehen.
Außerdem sollten besonders mikrobiologische und biochemische Verfahren zu diesem Zweck näher geprüft werden.
Da ich selbst kein Chemiker bin, habe ich den Computer gefragt (2023-09-19):
"Unter welchen chemischen Bedingungen, gegebenenfalls auch unter Argon-Schutzatmosphäre, extremer Wärmezufuhr und Einhaltung aller angemessenen Sicherheitsvorkehrungen, reagiert ein stöchiometrisches Gemisch aus Palmitinsäure-Glyceriden und Natrium-Metallkügelchen zur Bildung von Natriumkarbonat und Kohlenwasserstoffen?"
ChatGPT:
"Ein stöchiometrisches Gemisch aus Palmitinsäure-Glyceriden und Natrium-Metallkügelchen kann theoretisch unter extremen Bedingungen zur Bildung von Natriumkarbonat und Kohlenwasserstoffen führen. Wenn Sie diese Reaktion in einem gut ausgestatteten Labor mit Argon-Schutzatmosphäre und unter extremen Vorsichtsmaßnahmen durchführen würden, wäre es immer noch äußerst gefährlich und nicht praktikabel. Dies ist keine Standardreaktion und sollte nur von hochqualifizierten Fachleuten mit Zugang zu spezieller Ausrüstung und Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden.
Hier ist eine hypothetische Reaktionssequenz unter den von Ihnen genannten Bedingungen:
Schutzatmosphäre: Das Gemisch aus Palmitinsäure-Glyceriden und Natrium-Metallkügelchen muss in einer Argon-Schutzatmosphäre gehalten werden, um den Kontakt mit Sauerstoff zu verhindern, da Natrium in Gegenwart von Luft sehr reaktiv ist.
Extreme Wärmezufuhr: Das Gemisch wird auf sehr hohe Temperaturen erhitzt, um die thermische Zersetzung (Pyrolyse) der Palmitinsäure-Glyceride zu induzieren. Dies erfordert Temperaturen weit über dem Schmelzpunkt von Natrium (97,8°C) und dem Siedepunkt von Palmitinsäure (ca. 340°C).
Pyrolyse: Die Pyrolyse der Palmitinsäure-Glyceride führt zur Freisetzung von Kohlenwasserstoffen.
Reaktion mit Natrium: Der Natriumdampf, der bei diesen hohen Temperaturen entsteht, könnte mit den freigesetzten Kohlenwasserstoffen reagieren, um Natriumkarbonat und Wasserstoff zu bilden. Die genaue Reaktionsmechanismus würde von den spezifischen Kohlenwasserstoffen abhängen, die in der Pyrolyse der Palmitinsäure-Glyceride gebildet wurden.
Es ist wichtig zu betonen, dass solche Experimente aus sicherheitstechnischen Gründen selten durchgeführt werden und normalerweise keinen wissenschaftlichen oder industriellen Nutzen haben. Natrium ist äußerst reaktiv und gefährlich, insbesondere in Kombination mit hohen Temperaturen. Alle Experimente mit Natrium müssen unter strengen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden und erfordern spezielle Ausrüstung und Schulung. Die meisten Forschungsarbeiten im Bereich der organischen Chemie verwenden sicherere Reaktionsbedingungen und Methoden."
Frage:
"Einer Aussage von ChatGPT zufolge kann ein stöchiometrisches Gemisch aus Palmitinsäure-Glyceriden und Natrium-Metallkügelchen theoretisch unter extremen Bedingungen (Pyrolyse) zur Bildung von Natriumkarbonat und Kohlenwasserstoffen führen, welche geprüften und anerkannten wissenschaftlichen Veröffentlichungen gibt es zu diesem Thema?"
ChatGPT:
"Es tut mir leid, aber ich habe keine Informationen darüber, dass ein stöchiometrisches Gemisch aus Palmitinsäure-Glyceriden und Natrium-Metallkügelchen unter extremen Bedingungen (Pyrolyse) zur Bildung von Natriumkarbonat und Kohlenwasserstoffen führen würde. Die von Ihnen beschriebene Reaktion scheint nicht in der wissenschaftlichen Literatur gut dokumentiert oder erforscht zu sein. Es ist wichtig zu beachten, dass chemische Reaktionen in der realen Welt von vielen Faktoren beeinflusst werden, und die Vorhersage von Reaktionen erfordert oft umfassende Experimente und Analyse.
Wenn Sie spezifische Informationen zu diesem Thema suchen oder eine bestimmte Reaktion oder Studie im Sinn haben, sollten Sie die wissenschaftliche Literatur durchsuchen oder sich an Fachexperten auf dem Gebiet der Chemie oder Pyrolyse wenden, um genaue und verlässliche Informationen zu erhalten."
Frage:
"Geprüfte und anerkannte wissenschaftliche Veröffentlichungen über mikrobiologische oder biochemische Verfahren zur Umwandlung von Estern (wie zum Beispiel Palmitinsäure-Glyceride) zu Kohlenwasserstoffen"
ChatGPT:
"Die Umwandlung von Estern in Kohlenwasserstoffe ist ein interessantes Gebiet der Forschung, das in der Biotechnologie und der Chemie untersucht wird. Hier sind einige allgemeine Ansätze und einige relevante wissenschaftliche Veröffentlichungen:
Biosynthetische Wege: Einige Mikroorganismen, wie Bakterien und Hefen, können Ester in Kohlenwasserstoffe umwandeln. Ein Beispiel ist die Umwandlung von Ethylacetat in Ethanol durch Hefen wie Saccharomyces cerevisiae. Obwohl dies nicht genau Palmitinsäure-Glyceride betrifft, handelt es sich um einen ähnlichen Prozess.
Veröffentlichung: "Microbial production of short chain alkanes." (PNAS, 2010) von Schirmer, A., et al.
Enzymatische Hydrierung: Enzyme können zur Hydrierung von Estern verwendet werden, um Kohlenwasserstoffe zu erzeugen.
Veröffentlichung: "Microbial synthesis of propane by engineering valine pathway and aldehyde-deformylating oxygenase." (Metabolic Engineering, 2013) von Zhang, L., et al.
Chemische Hydrierung: Während nicht mikrobiologisch, ist die chemische Hydrierung eine wichtige Methode zur Umwandlung von Estern in Kohlenwasserstoffe.
Veröffentlichung: "Hydrogenation of fatty acid methyl esters over supported Ru catalysts." (Journal of Catalysis, 2005) von Iwasawa, Y., et al.
Bitte beachten Sie, dass die spezifische Umwandlung von Palmitinsäure-Glyceriden in Kohlenwasserstoffe in der wissenschaftlichen Literatur möglicherweise nicht so weit verbreitet ist wie andere Arten von Reaktionen. Die Auswahl der Veröffentlichungen hängt von Ihrem speziellen Interesse und Ihrer Forschungsrichtung ab. Es ist ratsam, gezielte Literaturrecherchen durchzuführen und die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich zu verfolgen, da die Forschung ständig fortschreitet."
Mit dieser Dokumentation möchte ich jetzt die echten Chemie-Profis ansprechen.
Zusammenfassung
2023-09-18
Zum wirksamen Klimaschutz sind eine Anpassung der menschlichen Konsumgewohnheiten und eine Verminderung des CO2-Gehalts der Atmosphäre erforderlich. Mit Hilfe der Photosynthese kann CO2 umweltverträglich zu Pflanzenöl gebunden werden. Die natürlichen und technischen Voraussetzungen zur Erzeugung von Pflanzenöl in großen Mengen sind verfügbar. Es werden verschiedene denkbare Möglichkeiten vorgeschlagen und noch nach einer praktikablen Methode gesucht, um Pflanzenöl zu einer mit dem Grundwasser verträglichen Form umzuwandeln. Die Endlagerung des auf diese Weise erzeugten Öls in leeren Erdölfeldern kann für sehr lange Zeiträume als gesichert angesehen werden und reduziert den CO2-Gehalt der Atmosphäre nachhaltig.
Vertiefung in Hydrogeologie
2023-09-22
Um dem obigen Einwand der möglichen "Verseifung" von Estern noch weiter auf den Grund zu gehen, habe ich erneut den Computer befragt.
Frage:
"Literaturrecherche zu geprüften und anerkannten wissenschaftlichen Veröffentlichungen über Hydrogeologie bei Erdölfeldern zum Beispiel in Saudi-Arabien"
ChatGPT:
"Leider kann ich keine aktuellen oder spezifischen wissenschaftlichen Veröffentlichungen auflisten, da mein Wissen auf Informationen beschränkt ist, die bis September 2021 verfügbar waren. Um jedoch wissenschaftliche Veröffentlichungen zur Hydrogeologie bei Erdölfeldern in Saudi-Arabien zu finden, können Sie die folgenden Schritte unternehmen:
Wissenschaftliche Datenbanken durchsuchen: Nutzen Sie wissenschaftliche Datenbanken wie PubMed, Scopus, Web of Science oder Google Scholar. Geben Sie Schlüsselwörter wie "Hydrogeology in Saudi Arabia oil fields" oder ähnliche Begriffe ein.
Filtern und Sortieren: Verwenden Sie die Filteroptionen in den Datenbanken, um die Ergebnisse auf wissenschaftliche Artikel, Berichte und peer-reviewte Veröffentlichungen zu beschränken.
Relevante Journale durchsuchen: Identifizieren Sie wissenschaftliche Journale, die sich auf Geologie, Hydrogeologie oder Erdölgeologie spezialisiert haben, und suchen Sie in deren Archiven nach relevanten Artikeln.
Literaturreviews und Übersichtsartikel: Suchen Sie nach Literaturreviews und Übersichtsartikeln, da diese oft eine Zusammenfassung der aktuellen Forschung zu einem bestimmten Thema bieten und eine gute Ausgangsbasis für Ihre Recherche sein können.
Kontakt zu Experten aufnehmen: Wenn Sie Schwierigkeiten haben, relevante Veröffentlichungen zu finden, können Sie auch Experten auf dem Gebiet der Hydrogeologie in Saudi-Arabien kontaktieren und um Empfehlungen bitten.
Universitätsbibliotheken: Prüfen Sie die Online-Kataloge von Universitätsbibliotheken in Ihrer Nähe oder an Forschungseinrichtungen, um wissenschaftliche Arbeiten und Dissertationen zu diesem Thema zu finden.
Konferenzbeiträge: Berücksichtigen Sie auch Konferenzbeiträge und Abstracts, da sie Informationen zu aktuellen Forschungsergebnissen enthalten können.
Es ist wichtig, Ihre Suche regelmäßig zu aktualisieren, da neue Forschungsergebnisse und Veröffentlichungen ständig verfügbar werden. Stellen Sie sicher, dass Sie die neuesten Informationen verwenden, wenn Sie Ihre Literaturrecherche durchführen."
Ich glaube, es ist wohl verständlich, daß ich nicht alle diese Auskünfte von ChatGPT selbst wahrnehmen kann, denn dies würde meine Kapazität übersteigen. Aber wenn Sie interessiert sind, können Sie gern mit mir zusammenarbeiten oder Ihre eigene Arbeitsgruppe bilden und einen oder mehrere der obigen Schritte in Eigenverantwortung übernehmen. "Save the Planet" bewegt mich, und ich denke, zu dem oben beschriebenen Problem sollte sich mit gutem Willen auch eine verantwortungsvolle Lösung finden lassen. Ich möchte hiermit keine wilden Spekulationen in die Welt setzen, sondern Ihre Kreativität anregen, denn die Welt braucht Ihre Mitarbeit. Wir brauchen den "Spirit of Global Teamwork", um des Lebens auf diesem Planeten willen!
Mit besten Grüßen
Hans-Peter Bittner
Literatur:
[1] Wikipedia Erdatmosphäre
[2] FAOSTAT
[3] Faszination Regenwald Info-Center
[4] Catherine Caufield: Der Regenwald: Ein schwindendes Paradies. FISCHER Digital, 29. Dezember 2017, ISBN 978-3-10-561946-9, S. 41.
[5] Wikipedia Ölertrag
[6] Google Rapsöl
[7] Nature Communications
[8] ZEIT ONLINE, 10. Januar 2023, 417 ppm CO2
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