E10 Benzine, problemen en gevolgen van Bio-Ethanol

 

Sinds 1 oktober 2019 is bij bijna elk tankstation E10 te vinden als brandstof. Vanaf de invoering rees de vraag al op of dit niet schadelijk zou zijn. Niet geheel onterecht, zo blijkt al vrij snel.

In het verloop van dit stuk komen we bij de toevoeging van ethanol en de consequenties daarvan. Eerst gaan we het hebben over wat benzine precies is en welke eigenschappen het heeft.

Inhoudsopgave

• Wat is benzine?
• Welke benzinesoorten zijn er?
• Waarom is E10 verplicht?
• Is mijn auto geschikt voor E10?
• Voor- en nadelen van (E10) benzine met ethanol

 

Wat is benzine?

De fossiele ottobrandstoffen (benzine) worden aangeduid als conventionele brandstoffen. Dit is de brandstof voor vierslagmotoren met externe ontsteking, oftewel de meeste personenauto's.

Samenstelling
Brandstoffen bestaan uit een veelvoud van afzonderlijke koolwaterstoffen; in principe uit verschillende paraffines en aromaten. Benzine is samengesteld uit vele honderden verschillende koolwaterstofgroepen. Door de verschillende grootten van moleculen en de structuur van die moleculen hebben zij verschillende eigenschappen. 

Voor het onderzoek en de nadere verklaring over de eigenschappen vallen we terug op de koolstofchemie. Deze houdt zich bezig met moleculaire stoffen met het chemisch element C.

Koolstofchemie
Koolstofchemie omvat de moleculaire stoffen met het element C. Aan de stof C (koolstof) kunnen andere stoffen worden toegevoegd, waardoor deze een verbinding aangaan. Dit is bijvoorbeeld het geval met alkanen. De algemene formule voor de alkanen is C_nH_2n+2, met n=1,2,3,4 enzovoort.

De belangrijkste alkanen zijn: methaan (CH₄), ethaan (C₂H₆), propaan (C₃H₈), butaan C₄H₁₀, pentaan (C₅H₁₂) en hexaan (C₆H₁₄). Alkanen zijn onvertakte koolwaterstoffen. Alkanen zijn verzadigde koolwaterstoffen. Er zit het maximale aantal H-atomen in. En op die manier vormen C en H de verzadigde koolwaterstoffen.

Naast de C’s en de H’s zijn er ook nog andere groepen aan toegevoegd, bijvoorbeeld methyl (CH₃) en ethyl (CH₂CH₃). 

Aromaten
Aromaten worden, nadat het lood uit de benzine verdween, veelvuldig toegepast. Een van die aromaten is benzol. Het is een reactietrage stof, die kankerverwekkend is. Daarom is toevoeging aan benzine aan een maximum verbonden.

Vervaardiging
Benzine, officieel ottobrandstof geheten, wordt gewonnen uit ruwe olie. De ruwe olie wordt daarna ontzout en gedestilleerd. Afhankelijk van de molecuulgrootte worden de koolwaterstoffen in verschillende fracties opgedeeld.

Toevoegen van biobrandstoffen en additieven
Wereldwijd worden tegenwoordig aan fossiele brandstoffen aandelen biobrandstoffen toegevoegd. Bepaalde eigenschappen van de biobrandstoffen kunnen gericht gebruikt worden om de aan de brandstofkwaliteit gestelde eisen te kunnen voldoen.

Zo wordt bijvoorbeeld met bio-ethanol het octaangetal van benzine verhoogd. Daarnaast worden aan benzine additieven toegevoegd. Dat zijn stoffen die door het toevoegen daarvan aan de benzines een bepaalde kwaliteit meegeven.  

Overige – ook belangrijke – aspecten van benzine
Dat zijn bijvoorbeeld het kookpunt van de benzine dat tussen 30 °C en 210 °C ligt en de warmtewaarde. De energie-inhoud van brandstoffen wordt met specifieke warmtewaarde aangeduid. Dit is een maat voor de tijdens de verbranding volledig vrijkomende bruikbare warmtehoeveelheid aan. 

Nog een belangrijk aspect is de mengselwarmtewaarde. Dat is de warmtewaarde van het brandbare lucht-/brandstofmengsel. Deze is afhankelijk van de lucht-/brandstofverhouding. Het is bepalend voor het vermogen.

Welke benzinesoorten zijn er?

Er wordt onderscheid gemaakt tussen Euro 95 en Super Plus brandstof. Enkele aanbieders hebben hun Super Plus-brandstoffen vervangen door 100 octaan-brandstoffen (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), die ten aanzien van de basiskwaliteit en de additievering veranderd zijn.

Deze brandstoffen kunnen een verschillend percentage aan ethanol bevatten. Aan benzine mag dan ook 5% of 10% ethanol worden toegevoegd. Verschillende aanbieders brengen brandstof op de markt met een octaangetal van ten minste 100 (V-Power Racing 100, Super 100plus, Ultimate 102) die in vergelijking met octaan 95 in basiskwaliteit en additieven veranderd zijn.

Brandstofnormen
De Europese norm EN 228 definieert de eisen ten aanzien van loodvrije benzine voor het gebruik in ottomotoren. Ook kunnen aanvullende, landenspecifieke eisen worden vastgelegd.

Het ethanolgehalte in de Europese ottobrandstofnorm EN 228 lang stond lang op 5 volumeprocenten (E 5). Inmiddels is er een specificatie voor 10 volumeprocenten ethanol (E 10). Op de Europese markt zijn momenteel nog niet alle voertuigen met materialen uitgerust, die het gebruik van E 10 mogelijk maken. Als tweede kwaliteit wordt daarom een beschermingssoort met een maximaal ethanolgehalte van 5 volumeprocenten aangehouden. 

Octaangetal
Het octaangetal geeft de klopvastheid van een ottobrandstof aan. Des te hoger het octaangetal, des te klopvaster is de brandstof. Het zeer klopvaste iso-octaan (trimethylpentaan) heeft het octaangetal 100; het zeer klopgewillige n-heptaan het octaangetal 0. Het octaangetal van een brandstof wordt in een genormeerde beproevingsmotor bepaald.

De getalswaarde komt overeen met het aandeel (in volumeprocenten) aan iso-octaan in een iso-octaan-/n-heptaanmengsel. Dat vertoont een overeenkomstig klopgedrag met de te beproeven brandstof. 

Research- en Motor-octaangetal (RON, MON)
RON (Research-octaangetal) is de benaming van een volgens de research-methode bepaald octaangetal. Zij kan beschouwd worden als maatgevend voor het kloppen tijdens accelereren. MON (Motor-octaangetal) is de benaming van het volgens de motor-methode bepaald octaangetal. Deze is in principe gericht op de eigenschappen met betrekking tot het hogesnelheidskloppen (‘high-speed knock’). De MON-waarden zijn lager dan de ROZ-waarden.

Toepassing van bio-ethanol
Bio-ethanol is als gevolg van haar eigenschappen zeer goed geschikt voor bijmenging aan ottobrandstoffen, in het bijzonder voor het verhogen van het octaangetal van zuivere ottobrandstof. Daarom staan praktisch alle ottobrandstofnormen het toevoegen van ethanol als blendcomponent toe. Ook de biobrandstofpolitiek van de Europese Unie laat verwachten dat de marktpenetratie van het aandeel van bio-ethanol in ottobrandstoffen verder stijgt.

Mits gewaarborgd is dat het produceren van bio-ethanol duurzaam en zonder concurrentie ten opzichte van de voedingsmiddelen is. 

Aan – wat dan nog vaak Euro 95 wordt genoemd - wordt al jaren (sinds 2009) bio-ethanol bijgemengd. De brandstoffenleveranciers zijn hiertoe wettelijk verplicht (EU richtlijn). Een bepaald percentage ethanol bij de uit olie geraffineerde brandstof te voegen vormt een bijdrage aan een schoner milieu. Aanvankelijk was dat 1 tot 2%. Dit percentage werd jaarlijks met 0,5% verhoogd.

Nu is dit percentage ruim 5 tot 7%. Nu is er naast E5 (Euro 95) ook E10. Door de huidige E5 en E10 aanduidingen op de benzinepompen en de discussies rond E10 komen de vragen eigenlijk nu pas. 

Waarom is E10 verplicht?

Dit is een politieke keuze. Met het doel de reductie van broeikasgassen te bevorderen door het inzetten van duurzame biobrandstoffen. Hieraan is tegemoet gekomen door een verplichte invoering van E10 (benzine met 10% bio-ethanol). 

Is mijn auto geschikt voor E10?

Of een bepaalde auto geschikt is voor E10, kan worden gecontroleerd aan de hand van de gegevens op de speciale website e10check.nl. 

Bij het rijden van een klassieker kan je Euro 98 tanken. Let wel: daarin kan altijd nog enige ethanol aanwezig zijn. Dat heeft te maken met logistiek. Tankwagens die voor een bepaald benzineleverancier rijden, worden ook ingezet voor andere merken. Het minpunt hieraan is dat deze premium brandstoffen meer kosten dan Euro 95/E10. Er is overigens ook gegarandeerd ethanol-vrije benzine (bijvoorbeeld EcoMaxx), maar dit is aanzienlijk duurder dan brandstof met ethanol.

Toevoegingen
Ook zijn er zogenaamde ethanol-killers in de handel. Het effect van dit product kan naar merk verschillen. Tweetakt motoren niet laten draaien op benzine met ethanol; ook niet met toevoegingen.  

Voor- en nadelen van (E10) benzine met ethanol

Het voordeel van ethanol in de brandstof is dat het gunstig is voor het octaangetal. Verder zou het (in theorie) beter moeten zijn voor het milieu, maar hierover later meer.

Dan de over de nadelen. Hierbij even een kleine opsomming:

• Bevat extra agressieve chemische stoffen
• Meer roest- en oxidatievorming
• Brandstof verouderd aanzienlijk sneller
• Rubberen afdichtingen worden aangetast
• Verminderde motorprestaties
• Niet geschikt voor tweetakt motoren

Bevat extra agressieve chemische stoffen
Net als olie en water, kun je benzine niet zomaar met ethanol mengen. Als dit mengsel na goed mengen niet in beweging komt, scheiden die twee weer van elkaar. En volgens natuurkundig gebruik zal de zwaarste vloeistof onderin komen te zitten. Om dit te voorkomen wordt er ook nog een pakketje agressieve chemische stoffen aan toegevoegd. Bij met name klassieke auto’s – maar ook bij veel moderne auto’s - levert dit de nodige problemen. 

Meer roest- en oxidatievorming
Ethanol is - net als remvloeistof - hygroscopisch. Het trekt dus vocht aan. De hoeveelheid vocht (komend uit de omgevingslucht) in de tank neemt toe, waardoor er meer roest en oxidatie ontstaat. Daarom auto’s en motorfietsen niet langdurig stallen als daar nog benzine E10 in de brandstoftank aanwezig is.  

Brandstof verouderd aanzienlijk sneller
Door het pakket aan chemische toevoegingen is de houdbaarheid sterk verkort. Daarom is deze benzine niet geschikt om achter te laten in de brandstoftank van voertuigen gedurende een langere periode van stilstand. 

Rubberen afdichtingen worden aangetast
Door de toevoeging van ethanol en overige chemische stoffen worden rubber afdichtingen sterk aangetast. Deze worden broos, verdrogen en verouderen dus heel snel. Dat zijn dus de onderdelen van carburateurs, inspuitsystemen, brandstofslangen en benzinepomp. Oudere rubbers, membranen en pakkingen kunnen verteren en gaan lekken.

Verminderde motorprestaties
Ethanol heeft een lagere verbrandingswaarde dan de ‘pure’ benzine. Het afgegeven vermogen van een motor draaiende op ethanol (zeker met E10) wordt daardoor lager. Het mengen van benzine en ethanol heeft tot gevolg dat er weliswaar een octaangetal aan de benzine wordt meegegeven dat motorkloppen tegengaat. Echter, omdat de menging niet (op microscopisch niveau) even consistent is, zal de verbrandingssnelheid van het mengsel niet altijd constant zijn.

De effecten zijn bij E10 duidelijker aanwezig dan bij benzine E5. 

Benzine E10 – daar zijn de nadelen duidelijker merkbaar dan E5 - heeft een ander vloeigedrag (viscositeit). Hierdoor zal bij een carburateurmotor een iets grotere sproeierbezetting nodig zijn, wil deze draaien met het optimale stoichiometrisch lucht-/brandstofmengsel. Draait de motor met een te arm mengsel dan zal er schade kunnen ontstaan.

Daarenboven is ook al gebleken dat motoren waarvan wordt aangegeven (zie de lijst op internet) dat zij op E10 kunnen draaien, tijdens accelereren beter ‘oppakken’ en mooier stationair draaien als er benzine zonder ethanol of op zijn minst dus E5 wordt getankt. Dat zijn overigens motoren die voorzien zijn van een elektronisch geregeld motormanagementsysteem.   

Door de lagere verbrandingswaarde is er procentueel meer brandstof nodig. Dit resulteert in een hoger brandstofverbruik. 

Tweetakt motoren
Bij tweetakt motoren (sommige brommers en oudere motorfietsen) is ethanol uit den boze. Het verdraagt zich niet (mengt dus niet) met de toe te voegen 2 takt motorolie. Bij deze machines is het gevaar van uitdrogen van brandstofslangen, pakkingen en aantasting van onderdelen van het brandstofsysteem sterk aanwezig.  

Scooters en motorfietsen met een tweetaktmotor hebben tegenwoordig meestal een apart smeersysteem. Motorolie kan niet tegen ethanol (als hiervoor al aangegeven). Vandaar dat bijvoorbeeld EcoMaxx een speciale tweetakt brandstof levert. Maar deze is wel aan de prijs. Tweetakt motoren en ethanol is een drama; de ervaringen met tweetaktbrandstof (mengsmering) zijn niet best. Aanbeveling is SuperPlus 98 (E5) tanken en dan mengen met tweetakt motorolie. 

En de reden waarom de toevoeging van E10 voor bedoeld was, is inmiddels ook ondergraven. In plaats dat het de vorming van CO² tegengaat, blijkt het extra CO² op te leveren. Zo is het brandstofverbruik van auto's die op E10 lopen hoger en komt er bij de productie en transport van ethanol ook nogal wat CO-2 vrij, waarmee de besparing voor een groot gedeelte, zoniet volledig teniet wordt gedaan.

Geschreven door Atte Roskam