Klima und Mobilität Synthetische Kraftstoffe aus der Luft – Schweizer Pilotanlage funktioniert

Da wir wissen, dass Luft nicht nichts ist, sondern sich darin u.a. unliebsames CO2 befindet, haben sich findige Schweizer*innen gedacht: Warum nicht Energieträger aus der Luft saugen und in Treibstoff umwandeln? Zumindest im kleinen Maßstab klappt das schon ziemlich gut.

Der Verstand sagt uns: Von Liebe und Luft lässt es sich nicht leben und aus Wasser Wein zu machen gestaltet sich schwierig. Und Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft (und ein ganz klein bisschen Liebe)? Das ist ein ziemlich neuer Traum der Menschheit, aber seit einigen Jahren immer wieder Thema, auch in Mitteldeutschland. Mit einer neuen Pilotanlage in der Schweiz werden die Karten diesbezüglich jetzt neu gemischt. Aber bevor Sie in die Hände klatschen: Das ist alles noch sowas von gar nicht im großen Maßstab möglich – trotzdem: die Idee klappt. Und sie funktioniert wie folgt:

Das Ziel des Verfahrens ist ein sogenannter Drop-In-Kraftstoff. Solche synthetisch hergestellten Kraftstoffe ähneln ihrem Äquivalent aus fossilen Energieträgern derart, dass sie problemlos in herkömmlichen Motoren eingesetzt werden können. Flugzeug, Schiff und Auto denken im Grunde, sie hätten normalen Sprit an Board und setzen ihren Beförderungsauftrag demnach fort. In der Zusammensetzung kann sich ein Drop-In-Kraftstoff aber von klassischem Benzin, Kerosin oder Diesel unterscheiden. Die Herstellung ist energie- und kostenintensiv, weshalb Drop-In-Kraftstoffe ihre fossilen Pendants noch nicht abgelöst haben.

Der Kraftstoff schwirrt schon um uns herum

Die Zutaten, einen synthetischen Kraftstoff herzustellen, schwirren über unseren Köpfen: Kohlenstoffdioxid und Wasser in der Luft sowie Energie im Sonnenlicht. Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben nun ein Drei-Komponenten-System entwickelt, um aus Luft Treibstoff herzustellen. Erste Komponente: Eine Einheit, die Kohlendioxid und Wasser aus der Umgebungsluft extrahiert. Zweite Komponente: Eine Einheit, die mit Sonnenenergie das gewonnene Kohlendioxid in eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff (das Synthesegas) umwandelt. Und eine dritte Komponente, die aus dem Synthesegas flüssige Kohlenwasserstoffe (wie in typischen Treibstoffen) oder Methanol macht. Methanol kann auch als Energielieferant und Kraftstoff eingesetzt werden.

Die gute Nachricht: Das klappt soweit. Das System kann stabil Methanol produzieren. Um der Euphorie trotzdem den Wind aus den Segeln zu nehmen: In sieben Stunden (ein typischer Sonnentag) sind es nur 32 Milliliter, die aus der Versuchsanlage rauskommen. Für einen praktischen Einsatz müsste das System hochskaliert werden, wie es in der Fachsprache heißt. Um das Ausmaß der benötigten Produktionsflächen zu berechnen, haben die Forschenden den globalen Kerosinbedarf aus dem Jahr 2019 zugrunde gelegt. Für die 414 Milliarden Liter kommen sie auf eine Fläche von 45.000 Quadratkilometer. Das entspricht einem halben Prozent der Fläche der Sahara. Oder der Flächen von Sachsen, Sachsen-Anhalt und Schleswig-Holstein zusammen.

Gerätschaft mit Sonnenspiegel, Nahaufnahme, vor blauem Himmel
Solar-Kraftstoffsystem, wie aus auf dem Dach eines Laborgebäudes der ETH Zürich installiert ist. Mit Solarenergie wird ein Reaktor betrieben, der CO2 und Wasser in ein Gasgemisch umwandelt. Bildrechte: ETH Zürich

Das Rostocker Start-up Gensoric hatte vor ein paar Jahren bereits eine ganz ähnliche Idee: Mit dem Willpower Energy genannten Konzept sollten Haushalte in der Lage sein, ihren eigenen Energiebedarf zu decken, ebenfalls durch die Produktion von Methanol aus Kohlenstoffdioxid in der Luft, Wasser und Ökostrom. 2018 wurde es noch von der Standortinitiative Deutschland – Land der Ideen als innovativer Ort ausgezeichnet. Das Unternehmen musste allerdings 2019 Insolvenz anmelden – die Technologie ist danach ebenfalls in die Schweiz gewandert und soll nach aktuellem Stand 2024 auf den Markt kommen.

Mit synthetischen Kraftstoffen beschäftigt sich im Übrigen auch das Forschungsprojekt InnoSynfuels, u.a. in Freiberg und Halle. Ziel ist die Entwicklung eines Kraftstoffs, der einen möglichst hohen Wirkungsgrad besitzt und in seiner Herstellung so klima- und umweltfreundlich wie möglichst ist. Der Zeitplan ist eng geschnürt, bereits nächstes Jahr soll es ein marktreifes Produkt geben, dessen Verbrennung weitgehend ohne Ruß und Emissionen geschieht. Und marktreif heißt auch: bezahlbar.

Denn klar ist: Einen neuartige Drop-in-Kraftstoff im großen Stil nach dem System der ETH Zürich zu produzieren wäre teurer als Sprit aus fossilen Energieträgern. Hier ist also auch der politische Wille gefragt, um die hohen Anfangsinvestitionen zu stemmen. Aber aus Luft Sprit zu machen – also verdammt cool klingt das ja schon.

flo

Link zur Studie

Die Studie Drop-in Fuels from Sunlight and Air erschien am 3. November 2021 im Fachblatt Nature.

DOI: 10.1038/s41586-021-04174-y

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