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CO2-neutral und industriereif Forscher stellen Kraftstoff aus Luft und Sonne her

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Kraftstoff aus Sonnenlicht und Luft: Die Forschungsanlage steht auf dem Dach des ETH-Gebäudes an der Sonneggstrasse in Zürich.

(Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella/dpa)

Es klingt wie Science-Fiction, aber Schweizer Forscher haben tatsächlich einen Treibstoff aus Luft und Sonnenlicht hergestellt. Zwar erzeugt ihre Anlage bisher nur wenig davon, aber die Methode sei reif für eine industrielle Anwendung. Den Kerosinbedarf der Luftfahrt weltweit könnte man mit Nutzung von 0,5 Prozent der Sahara decken.

Mit einer Solarraffinerie haben Forscher aus Zürich und Potsdam Kraftstoff nur aus Luft und Sonnenlicht erzeugt. Das CO2-neutrale Verfahren könne in industriellem Maßstab betrieben werden, betont das Team um Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH).

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Die Forschungsanlage produziert Syngas, welches mittels konventioneller Methanol-​ oder Fischer-​Tropsch-Synthese in flüssige Treibstoffe weiterverarbeitet werden kann.

(Foto: ETH Zürich / Alessandro Della Bella/dpa)

Derzeit seien Luft- und Schiffsverkehr für etwa acht Prozent der menschlichen CO2-Emissionen verantwortlich, mit steigender Tendenz, schreibt das Team im Fachjournal "Nature". Kohlenstoff-neutraler Verkehr sei zwar durch Elektromotoren möglich, die dafür nötigen Batterien seien aber schon wegen ihres Gewichts für Langstreckenflüge ungeeignet.

Solarraffinerie auf dem Dach

Um eine Alternative aufzuzeigen, bauten die Forscher auf dem Dach eines ETH-Labors in Zürich eine kleine Solarraffinerie. Die damit produzierten synthetischen Stoffe können anderen Kraftstoffen als sogenannte Drop-in-Treibstoffe beigemischt werden. Sie setzen bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid (CO2) frei, wie zuvor aus der Luft entnommen wurde.

Der Prozess besteht aus drei Schritten. Zunächst werden CO2 und Wasser aus der Umgebungsluft gefiltert. Sie gelangen dann in einen Solarreaktor im Fokus eines Parabolspiegels. Dieser erzeugt im Inneren des keramischen Reaktors eine Hitze von 1500 Grad Celsius. Mithilfe der Hitze werden Wasser und CO2 umgewandelt in eine Mischung aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO). Dieses Syngas (Synthesegas) kann dann zu Benzin, Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeitet werden.

"Arbeitet unter realen Sonneneinstrahlungsbedingungen stabil"

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Rund ein Deziliter Treibstoff kann zurzeit pro Tag produziert werden.

(Foto: ETH Zürich / Alessandro Della Bella/dpa)

"Wir konnten die technische Machbarkeit der gesamten thermochemischen Prozesskette zur Umwandlung von Sonnenlicht und Umgebungsluft in Drop-in-Treibstoffe erfolgreich nachweisen", sagt Steinfeld. "Das Gesamtsystem arbeitet unter realen Sonneneinstrahlungsbedingungen stabil und dient uns als einzigartige Plattform für weitere Forschung und Entwicklung."

Die Technik sei reif für den Transfer in die Industrie. Bei einer Produktion im industriellen Maßstab würde ein Liter Treibstoff den Kalkulationen der Forscher zufolge 1,20 bis 2 Euro kosten. Als Produktionsstandorte empfehlen sie Wüstenregionen mit hoher Sonneneinstrahlung.

0,5 Prozent der Sahara für die Luftfahrt

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Mit ihrer Versuchsanlage erzeugten die Forscher in sieben Stunden 32 Milliliter Methanol. Zum Vergleich: Die Luftfahrt hat im Jahr 2019 etwa 441 Milliarden Liter Kerosin verbraucht. Um diesen kompletten Bedarf zu decken, wäre den Kalkulationen der Forscher zufolge in Zukunft eine Fläche von 45.000 Quadratkilometern nötig, was etwa 0,5 Prozent der Sahara entspreche.

Allerdings bräuchten Solarkraftstoffe wegen der hohen anfänglichen Investitionskosten politische Unterstützung. "Die bestehenden Förderinstrumente der Europäischen Union - Emissionshandel und Offsetting - reichen nicht aus, um die Marktnachfrage nach Solartreibstoffen zu fördern", sagt Ko-Autor Johan Lilliestam, Professor für Energiepolitik an der Uni Potsdam. Demnach sollten Fluggesellschaften dazu verpflichtet werden, einen Anteil ihres Treibstoffs aus solaren Quellen zu decken - etwa 0,1 Prozent. Das würde das Fliegen kaum teurer machen, aber den Aufbau von Produktionsanlagen ermöglichen, betonen die Forscher.

Quelle: ntv.de, Walter Willems, dpa

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