Luftfahrt Forscher tüfteln an klimafreundlichem Kerosin aus der Biotonne

Fliegen schädigt das Klima. Deshalb suchen Forscher nach klimaneutralen Flugzeugkraftstoffen. Ein neues Verfahren will dafür Essensreste verwenden.
Ein Passagierflugzeug bei der Betankung

Ein Passagierflugzeug bei der Betankung

Foto: Chalabala / iStockphoto / Getty Images

Der Klimawandel bringt viele Herausforderungen für die Menschheit mit sich. Eine davon ist die Entwicklung von neuen, klimafreundlichen Kraftstoffen für den Luftverkehr. Denn bei Flugreisen entstehen durch die Verbrennung des erdölbasierten Treibstoffs Kohlendioxid und Stickoxide. Zudem bilden sich Abgaswolken, die Wärmestrahlung wieder zur Erde reflektieren können.

Forscher arbeiten deshalb schon länger an umweltfreundlichen und klimaneutralen Alternativen und verwenden dafür oft Biomasse. Leistungsfähige Biokerosine, sogenannte Sustainable Aviation Fuels (SAF), sollen die Luftfahrt dekarbonisieren – das ist die Hoffnung.

In einem neuen Verfahren will ein Team aus Wissenschaftlern nun Lebensmittelabfälle für einen Flugzeugkraftstoff verwenden. Da beim Verrotten der Abfälle üblicherweise Methan (CH4) entsteht, das als Treibhausgas 28 Mal stärker wirkt als Kohlendioxid (CO2), hat dieser Ansatz eine besonders günstige Umweltbilanz. Zudem rußt der Treibstoff nur wenig, wie die Gruppe um Derek Vardon vom National Renewable Energy Laboratory in Golden (US-Bundesstaat Colorado) im Fachjournal »Proceedings of the National Academy of Sciences«  berichtet.

»Weltweit machen Lebensmittelabfälle sechs Prozent der Treibhausgasemissionen aus«, schreiben die Forscher. Ihr Verfahren bietet zum einen die Chance, diese Treibhausgase zu reduzieren. Zum anderen könne es die klimaschädlichen Freisetzungen des Flugverkehrs senken, die weitere etwa 2,5 Prozent dieser Emissionen ausmachen. Weil Essensreste einen hohen Feuchtigkeitsanteil haben, erfordern sie zur Herstellung von klimafreundlichem Jetkraftstoff ein anderes Vorgehen als etwa Biomasse.

Mit einem bereits kommerziell verwendeten Verfahren stoppten die Wissenschaftler zunächst die Entstehung von Methan. Dann stellten sie aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen längere Kohlenstoffketten her und verknüpften sie. Am Ende entstanden zwei Kraftstoffe – einer mit etwas mehr Kohlenstoffatomen, einer mit etwas weniger.

Die Forscher untersuchten dann, inwieweit die beiden entstandenen Kraftstoffe den Vorgaben für Flugzeugtreibstoffe entsprechen. Weil der aus den längeren Ketten entstandene Kraftstoff sich schneller entzündet, kann er höchstens zu 20 Prozent dem fossilen Flugzeugkraftstoff beigemischt werden. Wenn man beide klimafreundlichen Kraftstoffe kombiniert, dann kann dieser Mix unter Einhaltung der Vorgaben 70 Prozent eines Flugzeugtreibstoffs ausmachen. Die Maschine würde dann nur mit 30 Prozent fossilem Kraftstoff fliegen.

Die Forscher berechneten nun, wie viel Treibhausgas sich durch den so produzierten Kraftstoff einsparen ließe. Durch die Verwendung von Essensresten und die dadurch wegfallenden Methanemissionen werden CO2-Äquivalente von 154 Gramm pro Megajoule eingespart – mit dieser Einheit setzten die Forscher den Energiegehalt der Speisen in einen Bezug. Der Herstellungsprozess des neuen Treibstoffs führt zu Abgasen, die wiederum mit 99 Gramm CO2-Äquivalenten pro Megajoule beziffert werden. Unter dem Strich werden also insgesamt 55 Gramm pro Megajoule eingespart.

Bei der Verwendung von herkömmlichem, fossilen Jetkraftstoff entstehen dagegen 85 Gramm. Die Forscher errechneten so eine Einsparung von 165 Prozent für ihre Kraftstoffe – darin sind auch die Einsparungen durch die Methanemissionen enthalten, die sonst durch die Essensreste freigesetzt werden würden. Wenn die angestrebte Mischung von 70 Prozent nachhaltigem Kraftstoff zu 30 Prozent fossilem Kraftstoff erreicht werde, rücke ein klimaneutraler Kraftstoff in greifbare Nähe, erläutert das Team um Vardon.

Weniger Ruß bei der Verbrennung

»Die Lebenszyklusanalyse zeigt die deutlichen Auswirkungen auf den CO2-Fußabdruck, wenn Lebensmittelabfälle von Mülldeponien zur Herstellung von nachhaltigen Kraftstoffen umgeleitet werden, und zeigt das Potenzial auf, die Ziele in Bezug auf Flugzeugkraftstoff-Sicherheit, Betriebsfähigkeit und Umwelt zu erreichen«, schreiben die Forscher.

Ein weiterer Vorteil der Mischung mit 70 Prozent klimafreundlichem Kraftstoff ist, dass beim Verbrennen 34 Prozent weniger Ruß entstehen als beim Verbrennen von rein fossilem Kraftstoff. Rußpartikel aus Flugzeugtriebwerken tragen ebenfalls zum Treibhauseffekt bei.

Wie zukunftsfähig das Verfahren ist und wie leicht sich die Herstellung in einem großen Maßstab umsetzten lässt, um den Kraftstoff in der Praxis anzuwenden, bleibt wie so oft bei Grundlagenforschung noch offen. Das gilt auch für manch anderes Verfahren in diesem Bereich. Einige Unternehmen sind da einen Schritt weiter – schon heute fliegen Flugzeuge auch mit Biokraftstoff.

Sogenannte Sustainable Aviation Fuels (SAF) werden derzeit hauptsächlich aus Biomasse produziert. Dafür verwenden die Entwickler hauptsächlich alte Pflanzen- und Speiseöle. Allerdings ist die Herstellung noch teuer. Und auch die Umweltbilanz wird von manchen Experten infrage gestellt, denn bei manchen Verfahren wird etwa Palmöl verwendet, das wegen seiner Anbauweisen in der Kritik steht.

joe/dpa
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