Was diese Normen regeln
Biodiesel, der als Kraftstoffmischkomponente verkauft wird, muss veröffentlichte Produktspezifikationen erfüllen, bevor er in die Vertriebskette gelangt. In den Vereinigten Staaten ist das maßgebliche Dokument ASTM D6751, das 100 % Biodiesel (B100) zur Beimischung zu Mitteldestillatkraftstoffen abdeckt. Das europäische Äquivalent ist EN 14214, das Fettsäuremethylester (FAME) für Dieselmotoren und Heizungsanwendungen abdeckt. Die ASTM-Definition umfasst Monoalkylester langkettiger Fettsäuren aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten und ist nicht auf Methylester beschränkt. EN 14214 betrifft speziell FAME. Ihre Anwendungsbereiche und Anforderungen dürfen nicht als identisch behandelt werden. Diese Normen regeln die fertige Mischkomponente, nicht den Rohstoff oder das zu ihrer Herstellung verwendete Produktionsverfahren.
Gütestruktur und wesentliche Grenzwerte von ASTM D6751
Die öffentliche Tabelle des AFDC listet vier Gütekombinationen auf, die nach Schwefelklasse sowie Gütegrad Nr. 1-B oder Nr. 2-B unterschieden werden. Der ASTM-Katalogeintrag für D6751-24 beschreibt außerdem Varianten mit niedrigem Metallgehalt. Die nachstehenden Zahlenwerte beziehen sich auf die in der AFDC-Tabelle aufgeführten Gütegrade, diese Tabelle ist eine ausgewählte Zusammenfassung und nicht die vollständige Norm. Gütegrad Nr. 1-B ist für Anwendungen bestimmt, die empfindlich auf teilreagierte Glyceride reagieren und eine gute Kältegängigkeit erfordern, Gütegrad Nr. 2-B ist eine Allzweck-Mischkomponente. Innerhalb jedes Gütegrads begrenzen die Bezeichnungen S15 und S500 den Schwefelgehalt auf höchstens 0,0015 Massen-% (15 ppm) bzw. 0,050 Massen-% (500 ppm). Die Grenzwerte für die Kaltsoakfiltrierbarkeit unterscheiden sich in der AFDC-Zusammenfassung je nach Gütegrad: maximal 200 Sekunden für Gütegrad Nr. 1-B und maximal 360 Sekunden für Gütegrad Nr. 2-B, beide geltend für B100-Mischkomponenten nach D6751. Für alle Gütegrade geltende Anforderungen umfassen einen Mindestflammpunkt von 93 °C (geschlossener Tiegel), einen Höchstgehalt an Gesamtglycerin von 0,240 Massen-%, einen Höchstgehalt an freiem Glycerin von 0,020 Massen-%, eine maximale Säurezahl von 0,50 mg KOH/g sowie eine Mindestoxidationsstabilität von 3 Stunden, gemessen nach EN 15751. Die Alkoholkontrolle muss einer von zwei Alternativen genügen: Methanolgehalt von höchstens 0,20 Massen-% oder ein Flammpunkt von mindestens 130 °C.
Warum einzelne Parameter von Bedeutung sind
Jeder Spezifikationsparameter betrifft eine bestimmte Versagensart im Kraftstoffsystem oder bei der Motorleistung. Eine erhöhte Säurezahl, entstanden durch freie Fettsäuren oder oxidativen Abbau, wird mit Ablagerungen im Kraftstoffsystem sowie einer verkürzten Lebensdauer von Pumpen und Filtern in Verbindung gebracht. Ein hoher Gehalt an Gesamt- oder freiem Glycerin weist auf eine unvollständige Umwandlung oder eine unzureichende Glycerinabscheidung während der Produktion hin, Kraftstoffe, die diese Grenzwerte überschreiten, neigen dazu, Kraftstofffilter zu verstopfen sowie Lager- und Motorkomponenten zu verunreinigen. Die Glyceridprüfung sollte auf der B100-Stufe vor der Beimischung durchgeführt werden, da die Prüfmethode empfindlich auf die Anwesenheit von Dieselkraftstoff reagiert und für die Anwendung auf Gemische nicht geeignet ist. Der T90-Destillationsgrenzwert dient dem Nachweis einer Verunreinigung durch hochsiedende Materialien wie Rohfette oder Altmotoröl. Die Oxidationsstabilität, gemessen als Induktionsdauer in einem beschleunigten Alterungstest nach EN 15751, spiegelt die Oxidationsreserve des Kraftstoffs wider, eine sinkende Induktionsdauer kann vor verminderter Oxidationsbeständigkeit warnen, bevor andere Qualitätsveränderungen erkennbar werden, was sie zu einem nützlichen Frühwarnindikator macht.
Mischspezifikationen für B6–B20
Die AFDC-Zusammenfassung von ASTM D7467 betrifft B6-bis-B20-Gemische. Sie nennt eine Mindestcetanzahl von 40, eine maximale Säurezahl von 0,30 mg KOH/g, einen maximalen Wasser- und Sedimentgehalt von 0,05 % nach Volumen sowie eine Mindestoxidationsstabilität von 6 Stunden nach EN 15751. Der Viskositätsbereich liegt bei 1,9–4,1 mm²/s bei 40 °C, mit einem niedrigeren Mindestwert von 1,3 mm²/s, wenn Gütegrad Nr. 1-D oder Gemische aus Dieselkraftstoff Nr. 1-D und Nr. 2-D verwendet werden. Der allgemeine Mindestflammpunkt beträgt 52 °C, mit einer Ausnahme von 38 °C für die genannten Grundkraftstoff-Fälle oder wenn ein Trübungspunkt unter -12 °C angegeben wird. Diese Bedingungen sind Bestandteil der Tabelle und keine optionalen Angaben. Die Biodieselkomponente muss vor der Beimischung D6751 erfüllen, und die Anforderungen an die Kältegängigkeit hängen von der vorgesehenen Anwendung und den Bedingungen ab.
EN 14214 und der Umfang verfügbarer Quellen
EN 14214 ist die europäische Norm für FAME in Dieselmotoren und Heizungsanwendungen, die von nationalen Normungsgremien einschließlich BSI als BS EN 14214:2012+A2:2019 veröffentlicht wird. Die vollständigen Zahlentabellen der EN 14214 sind aus den hier geprüften öffentlichen Quellen nicht verfügbar, und spezifische EN-14214-Grenzwerte sollten anhand der aktuellen Ausgabe der Norm über eine Normungsstelle wie das BSI verifiziert werden. Was die verfügbaren Quellen bestätigen, ist, dass EN 15751 eine Prüfmethode zur Oxidationsstabilität ist, die in ASTM D6751, ASTM D7467 und ASTM D396 aufgeführt wird. Wer EN-14214-Grenzwerte für seine Anwendung benötigt, sollte die aktuelle Ausgabe der Norm direkt einsehen.
Qualitätssicherung über die Spezifikationstabelle hinaus
Die Produktqualität hängt auch von Handhabung und Lagerung nach der Herstellung ab. Das AFDC weist darauf hin, dass Spezifikationen aktualisiert werden, und beschreibt BQ-9000 als ein freiwilliges Programm, das ASTM-Anforderungen mit einem Qualitätsmanagementsystemansatz verbindet. Die aktuellen detaillierten Akkreditierungsanforderungen sollten beim Programm selbst erfragt werden. Oxidationsstabilität und Säurezahl liefern unterschiedliche Informationen über gelagerten Kraftstoff. Antioxidantien können dazu beitragen, die Oxidationsbeständigkeit zu erhalten, entfernen jedoch keine bereits gebildeten Säuren und belegen nicht, dass ein gealterter Kraftstoff alle Anforderungen erfüllt. Die Überwachung sollte daher die geltenden Spezifikationen sowie die tatsächlichen Lager- und Vertriebsbedingungen berücksichtigen.