Flugzeugtreibstoff aus Sonnenlicht und Luft
Wissenschaftler der ETH Zürich haben eine Anlage gebaut, mit der sich aus
Sonnenlicht und Luft CO2-neutrale Treibstoffe herstellen lassen. Das
nächste Ziel ist, die Technologie auf industriellen Maßstab zu bringen und
Wettbewerbsfähigkeit zu erreichen. In der Fachzeitschrift „Nature“
beschreiben Forscher aus Zürich und Potsdam die Funktionsweise des
Solarreaktors und schlagen ein politisches Rahmenwerk vor, das Anreize für
die verstärkte Produktion von „solarem Kerosin“ setzt.
CO2-neutrale Treibstoffe sind für eine nachhaltigere Luft- und Schifffahrt
von zentraler Bedeutung. Mit der Zürcher Anlage lassen sich synthetische
flüssige Treibstoffe herstellen, die bei der Verbrennung nur so viel CO2
freisetzen, wie zuvor der Luft entnommen wurde. CO2 und Wasser werden
direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden und mit Solarenergie
aufgespalten. Das Produkt ist Syngas, eine Mischung aus Wasserstoff und
Kohlenmonoxid, die anschließend zu Kerosin, Methanol oder anderen
Kohlenwasserstoffen verarbeitet wird.
Seit zwei Jahren betreiben Forschende um Aldo Steinfeld, Professor für
Erneuerbare Energieträger der ETH Zürich, ihre Mini-Solarraffinerie auf
dem Dach des Maschinenlaboratoriums mitten in Zürich. „Wir konnten die
technische Machbarkeit der gesamten thermochemischen Prozesskette zur
Umwandlung von Sonnenlicht und Umgebungsluft in Drop-in-Treibstoffe
erfolgreich nachweisen. Das Gesamtsystem arbeitet unter realen
Sonneneinstrahlungsbedingungen stabil und dient uns als einzigartige
Plattform für weitere Forschung und Entwicklung“, sagt Steinfeld. Die
Technik sei nun reif für den Transfer in die Industrie.
Wüste bietet ideale Bedingungen
Analysen der gesamten Prozesskette ergaben, dass der Treibstoff bei einer
Produktion im industriellen Maßstab 1,20 bis 2 Euro pro Liter kosten
würde. Als Produktionsstandort sind Wüstenregionen mit hoher
Sonneneinstrahlung besonders gut geeignet. „Im Gegensatz zu
Biokraftstoffen, deren Potenzial wegen der Knappheit landwirtschaftlicher
Flächen begrenzt ist, könnte der weltweite Bedarf an Flugzeugtreibstoff
durch die Nutzung von weniger als einem Prozent der weltweiten
Trockenflächen gedeckt werden und stände nicht in Konkurrenz zur Nahrungs-
oder Futtermittelproduktion“, erläutert Johan Lilliestam,
Forschungsgruppenleiter am IASS und Professor für Energiepolitik an der
Universität Potsdam. Wenn die Materialien für den Bau der
Produktionsanlagen wie Glas und Stahl mit erneuerbaren Energien
hergestellt werden, gehen die Treibhausgasemissionen gegen Null.
Politische Unterstützung nötig
Angesichts der hohen Anfangsinvestitionskosten benötigen Solarkraftstoffe
allerdings politische Unterstützung beim Markteintritt. „Die bestehenden
Förderinstrumente der Europäischen Union – Emissionshandel und Offsetting
– reichen nicht aus, um die Marktnachfrage nach Solartreibstoffen zu
fördern. Deshalb schlagen wir ein technologiespezifisches EU-Quotensystem
für Flugzeugtreibstoff vor. Das heißt, die Fluggesellschaften sollten
verpflichtet werden, einen Anteil ihres Treibstoffs aus solaren Quellen zu
decken“, sagt Lilliestam.
Für den Anfang, wenn der Preis für das „solare Kerosin“ hoch und die
Produktionskapazitäten niedrig sind, empfehlen die Studienautoren eine
Quote von 0,1 Prozent. Ein solcher Anteil hätte kaum Auswirkungen auf die
Kosten des Fliegens, würde aber den Aufbau von Produktionsanlagen
ermöglichen – und somit eine Lernkurve in Gang setzen, die zu verbesserter
Technologie und niedrigeren Preisen führen kann. So kann die Quote nach
und nach steigen, bis Solarkerosin den Marktdurchbruch ohne weitere
Fördermaßnahmen schafft.
