Treibstoffgewinnung: Pack das Hühnchen in den Tank

Es klingt, als hätten Alchemisten einen Wunderstoff gebraut: Biodiesel, feste und leichte Werkstoffe, Textilien, Filter und poröse Speichermedien für Gase sollen aus ihm hergestellt werden. Ein Forscher glaubt, mit seiner Hilfe sogar eines der bisher größten Probleme des Wasserstoffautos lösen zu können: Innerhalb eines Jahres will er einen sicheren, effizienten und vor allem finanziell erschwinglichen Wasserstofftank für Kraftfahrzeuge vorstellen.

Der neue Wunderstoff ist: die Hühnerfeder.

Federn verdanken ihre Wasserfestigkeit einer Imprägnierung mit Körperölen. Dazu kommen noch Blut- und Fettspuren von der Schlachtung, wodurch die anfallende Federmasse bis zu elf Prozent ihres Trockengewichtes an verwertbaren Fettsäuren enthalten kann. An der University of Nevada wurde nun ein Verfahren entwickelt, bei dem die tierischen Körperöle durch Erhitzung extrahiert werden. Der nächste Schritt verwandelt sie in umweltfreundlichen Biodiesel, wie Forscher im Juni im Fachblatt "Journal of Agricultural and Food Chemistry" beschrieben haben. Weltweit könne man dadurch mehr als zwei Milliarden Liter Kraftstoff gewinnen - auch wenn das nur ein kleiner erster Schritt wäre: Nach Schätzungen des US-Landwirtschaftsministeriums entspräche diese Menge in etwa 0,2 Prozent des globalen Jahresverbrauches an Dieselöl.

Neues Material mit verblüffenden Eigenschaften

Das Team von Richard Wool am Chemical Engineering Department der University of Delaware will noch mehr mit den Federn anstellen: Die Forscher wollen verwerten, was bei der Ölgewinnung übrig bleibt. Der Chemiker Wool beschäftigt sich seit sechs Jahren mit den Eigenschaften von Vogelfedern. Er sieht in ihnen einen Geniestreich der Natur: Federn sind beständig, robust und leicht, dabei aber flexibel und belastbar. Sie bestehen hauptsächlich aus Wasser unlöslichen Faserproteinen, die unter dem Begriff Keratin zusammengefasst werden.

Mikrokristalline Poren in der Keratinstruktur können große Mengen von Gasen aufnehmen. Vögeln dient die im Gefieder enthaltene Luft als Wärmeisolator, Wasservögeln als eingebauter Schwimmkörper. Das Gewicht der Federn ist in Relation zur aufgenommenen Luftmenge sehr gering.

Auf einem wissenschaftlichen Fachkongress im Juni stellte Wools Team ein neu entwickeltes Verfahren vor, mit dem sich die natürliche Speicherung von Gasen wesentlich verbessern lässt. Im ersten Schritt des von seinem Institut entwickelten Verfahrens werden die Federn in Stickstoff eingeschlossen und auf 215 Grad Celsius erhitzt. Die Keratin-Struktur wird dabei nicht zerstört, aber die Fasern vernetzen sich. Nach einer Abkühlungsphase erfolgt eine zweite Erhitzung auf mehr als 400 Grad. Dabei verdichtet sich die Masse, die Materialfestigkeit steigt. Bei gleichzeitiger Oberflächenvergrößerung erhöht sich die Anzahl der Poren drastisch. Die Publikation in einem wissenschaftlichen Fachblatt steht bevor, Anwälte der University of Delaware prüfen derzeit die Patentierbarkeit des Verfahrens.

Erschwingliche Tanks für Wasserstoffautos

Die Schwierigkeit liegt darin, die genau richtigen Temperaturen und Erhitzungszeiten auszutüfteln. Wenn alle Werte stimmen, kommt am Ende ein karbonisiertes, hochporöses Fasermaterial mit verblüffenden Eigenschaften heraus. Versuche haben gezeigt, dass es ähnlich viel oder mehr Wasserstoffatome absorbieren kann wie Metallhydride oder exotische Kohlenstoff- Nanoröhren. "Die Wasserstoffatome lagern sich in der großen Zahl von Nanoporen ein, die nach der Pyrolyse der Keratinstruktur zurückbleiben," erklärt Wool.

Zwar ist der ökologische Nutzen des Wasserstoffantriebs bisher nicht besonders ausgeprägt, da Wasserstoffgas ohne Verwendung von Atom- oder Kohlestrom nicht in ausreichenden Mengen gewonnen werden kann. Wenn aber Wools Verfahren hält, was es verspricht, könnten Wasserstoffautos zumindest erschwinglich werden. Denn der Tank ist bisher das Hauptproblem. Als komprimiertes Gas würde Wasserstoff 40-mal so viel Platz brauchen wie Benzin. Flüssiger Wasserstoff beansprucht dagegen nur ein Fünftel des Volumens von komprimiertem Gas, muss aber unter extremer Wärmeisolierung auf minus 253 Grad gehalten werden.