Klimaneutraler Treibstoff aus Solarenergie und Luft
Schon länger wird daran geforscht, jetzt haben Wissenschaftler der ETH Zürich zusammen mit Forschern des Potsdamers Instituts für transformative Nachhaltigkeitsforschung (IASS) eine Anlage gebaut, die aus Sonnenlicht und Luft klimaneutrale Flüssigtreibstoffe herstellen kann. Das nächste Ziel ist es, diese Technologie in den industriellen Maßstab zu bringen und wettbewerbsfähig zu machen. Klimaneutrale Kraftstoffe sind entscheidend, um den Luft- und Seeverkehr nachhaltig zu gestalten.
Mit der in Zürich entwickelten Anlage können synthetische Flüssigtreibstoffe hergestellt werden, bei deren Verbrennung so viel CO2 freigesetzt wird, wie bisher zu ihrer Herstellung aus der Luft entnommen wurde. CO2 und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft entnommen und mit Hilfe von Sonnenenergie aufgespalten. Dabei entsteht Synthesegas, ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das anschließend zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeitet werden kann.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Aldo Steinfeld, Professor für erneuerbare Energien an der ETH Zürich, hat die Mini-Solarraffinerie auf dem Dach des ETH-Maschinenlabors in Zürich in den letzten zwei Jahren betrieben. Diese Anlage demonstriert erfolgreich die technische Machbarkeit des gesamten thermochemischen Prozesses zur Umwandlung von Sonnenlicht und Umgebungsluft in Drop-in-Treibstoffe. Das System arbeitet stabil unter realen Solarbedingungen und bietet eine einzigartige Plattform für weitere Forschung und Entwicklung”, sagt Steinfeld. Die Technologie ist nun ausreichend ausgereift für den Einsatz in industriellen Anwendungen.
Analysen des gesamten Prozesses zeigen, dass der Kraftstoff bei industrieller Herstellung 1,20 bis 2 Euro pro Liter kosten würde. Als Produktionsstandorte eignen sich besonders Wüstenregionen mit hohen Solarressourcen. Anders als bei den Biokraftstoffen, deren Potenzial aufgrund der Knappheit der landwirtschaftlichen Flächen begrenzt ist, könnte mit dieser Technologie den weltweiten Bedarf an Flugzeugtreibstoff decken, indem man weniger als ein Prozent der weltweiten Trockengebiete nutzt und damit nicht mit der Produktion von Lebens- oder Futtermitteln konkurriert.
Wenn die für den Bau der Produktionsanlagen verwendeten Materialien, wie Glas und Stahl, mit erneuerbaren Energien und kohlenstoffneutralen Methoden hergestellt werden, können die Emissionen noch weiter auf nahezu Null reduziert werden.
Angesichts der hohen Anfangsinvestitionskosten benötigen solare Brennstoffe jedoch politische Unterstützung, um ihren Markteintritt zu sichern. Die bestehenden Förderinstrumente der Europäischen Union – Emissionshandel und Kompensation – reichen nicht aus, um die Marktnachfrage nach Solarkraftstoffen zu stimulieren. Daher schlagen die Forscher die Einführung eines europäischen technologiespezifischen Quotensystems für Flugkraftstoffe vor. Dieses würde die Fluggesellschaften verpflichten, einen bestimmten Anteil ihres Treibstoffs aus solaren Quellen zu beziehen.
Die Autoren der Studie empfehlen einen Anteil von 0,1 Prozent in der ersten Phase der Markteinführung, wenn der Preis für “Solarkerosin” hoch und die Produktionskapazitäten gering sein werden. Dies hätte kaum Auswirkungen auf die Flugkosten, würde aber den Bau von Produktionsanlagen fördern und eine Lernkurve in Gang setzen, die zu technologischen Verbesserungen und niedrigeren Preisen führen könnte. Die Quote könnte dann schrittweise erhöht werden, bis das Solarkerosin ohne weitere Fördermaßnahmen den Marktdurchbruch schafft.
