Klimaschutz: Alkoholhaltiger Kraftstoff kann Emissionen reduzieren

Der Transportsektor ist nicht nur für große Mengen Treibhausgasemissionen verantwortlich, sondern setzt auch gesundheitsschädlichen Feinstaub frei. Elektromobilität kann hier mittelfristig eine Lösung für den Personenverkehr bieten, aber für Flugzeuge, Schiffe oder LKWs im Fernverkehr sind Elektromotoren eine weniger gute Lösung. Das liegt vorrangig daran, dass die verfügbaren Batterien eine zu geringe Energiedichte haben, um in solchen Verkehrsmitteln sinnvoll eingesetzt werden zu können. Eine mögliche Alternative, zumindest vorübergehend und als Brückentechnologie, sind alternative Kraftstoffe. Forscher:innen fanden nun heraus, dass synthetische Kraftstoffe umweltfreundlicher sind, wenn sie mit Alkoholen gestreckt sind. So sind sie in der Herstellung effizienter und senken auch die Emissionen beim Fahren. Alkoholhaltiger Diesel hat zum Beispiel sogar einen CO2-Fußabdruck, der durchaus mit Elektrofahrzeugen mithalten kann.

Synthetische Kraftstoffe mit Alkoolgehalt

Unter alternative Kraftstoffe fallen sowohl Kraftstoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, als auch synthetische Kraftstoffe, die aus chemischen Vorstufen wie Wasserstoff, Methanol oder Kohlenmonoxid gewinnen werden. Synthetische Kraftstoffe werden für gewöhnlich entweder durch Methanol-Synthese oder über die sogenannte Fischer-Tropsch(FT)-Synthese gewonnen.

Die flächendeckende Verwendung solcher synthetischen Kraftstoffe steht aber noch vor großen Herausforderungen. allen voran die Tatsache, dass bei ihrer Produktion sehr viel Strom benötigt wird, da die Herstellungsverfahren recht ineffizient sind.

Ein Forschungsteam rund um Simon Voelker von der RWTH Aachen hat untersucht, wie sich die chemische Zusammensetzung von FT-Dieseln optimieren ließe. Der Ansatz der Forscher:innen war ein Gemisch, das chemisch fossilem Erdöl ähnelt und das bei der klassischen FT-Synthese entsteht. In diesem synthetischen Rohöl sind diverse Kohlenwasserstoffe enthalten, unter anderem auch Alkane und Olefine. Der FT-Diesel wird dann aus dieser Mischung herausdestilliert. Er besteht größtenteils aus Alkanen.

Allerdings lassen sich die im synthetischen Rohöl enthaltenen Olefine in einem zusätzlichen Prozessschritt in eine Mischung aus Alkanen und Alkohol umwandeln. In einem solchen sogenannten HyFiT-Kratstoff sind dann Alkohole enthalten, deren Anteil sich über den Anteil an Olefinen im Rohöl steuern lässt. Laut den Forscher:innen haben diese Alkohole positive Auswirkungen auf die Eigenschaften des FT-Diesels. „Unser Konzept für die Kraftstoffproduktion zielt darauf ab, eine optimale Alkane-Alkohol-Mischung mit minimalem Energieeinsatz und maximaler Kohlenstoffausbeute zu produzieren„, schreiben die Wissenschaftler:innen.

CO2-Fußabdruck wie ein Elektroauto

Das Team untersuchte, ob sich Eigenschaften wie die Dichte und das Volumen des HyFiT-Diesels mit dem Alkoholanteil veränderten und ob der Diesel mit herkömmlichen Motoren Kompatibel ist. Dann füllten sie einen Lastwagen mit den verschiedenen Dieseln und ermittelten im Anschluss den CO2-, den Feinstaub- und den Stickoxidausstoß.

HyFiT-Diesel mit Alkoholanteilen von 20 bis 40 Prozent schien dabei im Ergebnis gut tankbar zu sein. Bei höherem Alkoholgehalt wird der Diesel zu dicht, bei niedrigerem zu viskos. Die 20- bis 40-prozentigen Kraftstoffe konnten die CO2-Emissionen der LKWs um drei bis fünf Prozent im Vergleich zu normalen Diesel senken. Zusätzlich reduzierten sich die Feinstaubemissionen um beeindruckende 55 Prozent beim 20-prozentigen HyFit-Diesel, beim 40-prozentigen sogar um 70 Prozent.

„Die zentrale Motivation für synthetische Kraftstoffe ist die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks durch den Transport von der Quelle bis zum Rad bei gleichzeitiger Vermeidung anderer schwerwiegender negativer Umweltauswirkungen„, erläutert Voelker. Die Forscher:innen testeten den Kraftstoff dann bezogen auf seine Umweltauswirkungen im Vergleich it fossilem Diesel.

Dabei stellte sich heraus, dass beim HyFiT-Diesel den Gesamt-CO2-Fußabdruck des Kraftstoffs unter dem von Diesel liegt. Bei Langstreckenfahrten (mehr als 550 Kilometer) sinken die Umweltauswirkungen gar unter die eines Elektroautos. „Das verdeutlicht das Potenzial der Kraftstoffe als ergänzenden, statt konkurrierenden Ansatz zur Bewältigung der CO2-Reduktion in der Mobilität„, resümiert das Team.

via Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen 

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