Ist der Mensch unterwegs, verursacht er fast immer Emissionen – vor allem jedoch, wenn er dabei durch die Lüfte reist. Der Luftverkehr ist aktuell für rund drei Prozent der weltweiten CO2-Emissionen und für fünf Prozent der globalen Erwärmung verantwortlich. Das ist insbesondere auf die Verbrennung des fossilen Kraftstoffs Kerosin zurückzuführen. Zwar benötigen moderne Flugzeuge deutlich weniger Kerosin als ältere Generationen, doch um dem Klimawandel entgegenzuwirken, muss der Flugzeug-Kraftstoff Experten zufolge langfristig komplett durch nachhaltige Alternativen ersetzt werden.
Aus CO2 wird Kerosin
Eine Möglichkeit besteht darin, Kerosin und andere Kraftstoffe synthetisch mit sogenannten Power-to-Liquid-Verfahren herzustellen – und zwar nachhaltig aus CO2, Wasser und grünem Strom. Diesen Prozess zur Produktion von E-Fuels haben Forschende aus Industrie und Wissenschaft im Rahmen des „Kopernikus-Projekts P2X“ nun noch effizienter gestaltet. Konkret ist es ihnen gelungen, die Herstellung von Synthesegas zu optimieren – einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid basierend auf CO2 und Wasser. In der neuen Konfiguration kommt dazu ein sogenanntes Co-Elektrolysemodul mit einer Leistung von 220 Kilowatt zum Einsatz.
„Das Besondere an der Co-Elektrolyse ist, dass sie Wasserdampf und CO2 in einem einzigen Schritt elektrochemisch und hocheffizient direkt in Synthesegas umwandelt. Dadurch entfällt die sonst übliche separate Wasserstofferzeugung mit nachgelagerter Synthesegaserzeugung, was die Effizienz des Gesamtverfahrens hin zu den synthetischen Kraftstoffen deutlich erhöht“, erklärt Hubertus Richter vom Elektrolysebauer Sunfire, einem der Industriepartner des Kopernikus-Projekts. Das Synthesegas wird anschließend in langkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt – das sogenannte Syncrude –, die direkt zur Herstellung von Kraftstoffen wie Kerosin oder anderen chemischen Produkten verwendet werden können.
Produktionsmenge soll stetig steigen
Dass die Integration der Co-Elektrolyse funktioniert, haben bereits Tests des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gezeigt. Unter Realbedingungen konnten die beteiligten Forschenden bis zu hundert Liter Syncrude pro Tag produzieren. Die Anlage wird jetzt für eine Kapazität von bis zu 300 Liter Syncrude am Tag erweitert, später soll sie sogar noch weiter wachsen. „Dort wird erstmals eine Produktion im Tonnenmaßstab realisiert werden“, erklärt Roland Dittmeyer vom KIT. Das zu synthetischem Kerosin weiter aufgearbeitete Produkt soll dann in Triebwerkstests eingesetzt werden – unter anderem bei Turbinenherstellern. Begleitende Analysen stellen außerdem sicher, dass der Kraftstoff den strengen Normen der Luftfahrt entspricht.
