Neuer Ansatz: Forscher machen aus Sonne und Luft klimaneutrale Kraftstoffe

Über synthetische Kraftstoffe wird schon seit einigen Jahren intensiv diskutiert. Theoretisch können sie einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Denn bisher wird Erdöl aus dem Boden geholt, um Kraftstoffe zu produzieren. Bei der Verbrennung entstehen dann aber CO2-Emissionen, die für eine negative Klimabilanz sorgen. Deswegen steht unter anderem die Luftfahrt in der Kritik und sucht händeringend nach Alternativen. Helfen könnten sogenannte E-Fuels. Diese werden künstlich produziert und nehmen dabei exakt so viel CO2 auf wie später beim Verbrennungsvorgang freigesetzt wird. Es handelt sich also um ein klimatechnisches Nullsummenspiel. In der Praxis allerdings sind die bisher vorgestellten Produktionsmethoden zu teuer, zu aufwändig und zu energieintensiv, um mit klassischem Kerosin konkurrieren zu können. Erste Airlines experimentieren daher mit synthetischen Kraftstoffen. Bisher werden diese aber noch nicht im großen Stil genutzt. Genau das wäre aber nötig, um einen signifikanten Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.

Bild: Alessandro Della Bella / ETH Zürich

Das konzentrierte Sonnenlicht sorgt für hohe Temperaturen

Forscher der ETH Zürich haben sich daher mit der Frage beschäftigt, wie sich die Produktion vereinfachen lässt. Tatsächlich konnten sie nun ein dreistufiges Verfahren präsentieren, bei dem mithilfe von Sonnenlicht aus Luft synthetische Kraftstoffe gewonnen werden können. Eine erste kleine Produktionsanlage betreiben die Forscher auch bereits. Diese befindet sich auf dem Dach ihres Labors und besteht aus drei Kammern. In der ersten wird Luft aus der Umgebung angesogen. Aus dieser wird dann Kohlendioxid und Wasser extrahiert und in die zweite Kammer geleitet. Diese wird mithilfe eines Parabolspiegels mit konzentriertem Sonnenlicht bestrahlt. Dadurch entstehen im Inneren Temperaturen von rund 1.500 Grad Celsius. Dies wiederum setzt chemische Reaktionen in Gang, bei denen ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff entsteht. Letzteres kann dann entweder direkt genutzt werden. Oder man leitet das Gas in die dritte Kammer, wo daraus dann Methanol, Kerosin oder ein anderer brennbarer Kraftstoff wird.

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Solarthermische Kraftwerke könnten als Vorbild dienen

Die Pilotanlage auf dem Dach beweist, dass das Konzept nicht nur in der Theorie funktioniert. Im Gegenteil: Die kleine Produktionsstätte läuft jeden Tag sieben Stunden fehlerfrei. Wirklich groß ist der Ausstoß allerdings noch nicht. So können aktuell 32 Milliliter Methanol pro Tag produziert werden. Um signifikante Mengen zu produzieren, müsste das Verfahren hingegen im industriellen Maßstab ausgerollt werden. Aussehen könnte dies dann ein wenig wie ein solarthermisches Kraftwerk. Große Spiegel würden dabei das Sonnenlicht auf einen in der Mitte stehenden Turm leiten, in dem die chemischen Reaktionen ablaufen würden. Dies bringt allerdings einen gewissen Flächenbedarf mit sich. So haben die Forscher ausgerechnet, dass rund 45.000 Quadratkilometer benötigt würden, um ausreichend synthetische Kraftstoffe für den gesamten Flugverkehr zu produzieren. Hinzu kommt, dass auch dieses Verfahren teurer ist als die klassische Produktion von Kerosin. Die beteiligten Forscher drängen daher auf eine staatliche Förderung.

Via: ETH Zürich