Künstliches Kerosin wird aus Wasser, CO2 und Solarenergie hergestellt
Es ist eine der ganz großen Fragen der Flugzeugindustrie: Wie kann sie CO2-neutral werden? Da gibt es auf der einen Seite den Weg, Wasserstoffflugzeuge zu bauen, und den anderen, das heutige Kerosin durch andere Treibstoffe zu ersetzen. Das Schweizer Startup Synhelion etwa hat sich darauf spezialisiert, synthetisches „solares“ Kerosin lediglich aus Wasser, CO2 und Sonnenenergie herzustellen.
In einem neuen wissenschaftlichen Papier berichtet das Team rund um ETH-Zürich-Professor Aldo Steinfeld nun von der erfolgreichen Produktion des Solar-Kerosin außerhalb des Labors. „Wir sind die ersten, die die gesamte thermochemische Prozesskette von Wasser und CO2 bis hin zu Kerosin in einem voll integrierten Solarturmsystem demonstrieren“, so Steinfeld.
Der Prozess funktioniert folgendermaßen: Ein Feld mit 169 Spiegeln, die sich nach dem Sonnenstand ausrichten, reflektiert die Sonnenstrahlen zu einem Brennpunkt, an dem Prozesswärme zwischen 1.000 und 1.500 Grad Prozesswärme entsteht – und die wird wiederum genutzt, um den künstlichen Treibstoff herzustellen.
Das Forschungsprojekt ist Teil der SUN-to-LIQUID-Initiative der European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA). Das Ziel ist, Treibstoffe herzustellen, die in der existierenden global verfügbaren Infrastruktur (sprich Flugzeugen, Tankern usw.) eingesetzt werden kann.
Synhelion: „Solares Kerosin“ aus Sonnenenergie, CO2 und Wasser
Künftig soll CO2 aus Carbon Capture verwendet werden
„Die konzentrierte Sonnenenergie treibt dann Oxidations-Reduktions-Reaktionszyklen (Redox) im Solarreaktor an, der eine poröse Struktur aus Ceroxid enthält. Das Ceroxid – das nicht verbraucht wird, sondern immer wieder verwendet werden kann – wandelt Wasser und CO2, die in den Reaktor eingespritzt werden, in Synthesegas um, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Anschließend wird das Synthesegas in einen Gas-zu-Flüssig-Konverter geleitet, wo es schließlich zu flüssigen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen wie Kerosin und Diesel verarbeitet wird“, wird der Prozess beschrieben.
Im Sonnenreichen Spanien steht mittlerweile seit 2017 eines der Solarkraftwerke, und zwar am IMDEA Energy Institute. Die Menge an CO2, die bei der Verbrennung von Kerosin in einem Düsentriebwerk freigesetzt wird, entspricht der Menge, die bei der Herstellung in der Solaranlage verbraucht wird“, sagt Steinfeld. „Das macht den Treibstoff CO2-neutral, vor allem, wenn wir – hoffentlich in nicht allzu ferner Zukunft – direkt aus der Luft abgeschiedenes CO2 als Zutat verwenden.“ Aktuell wird noch CO2 aus anderen Quellen bezogen, da Kohlenstoffdioxid, das mit Hilfe von Carbon-Capture-Anlagen gewonnen wird, noch zu teuer ist.
Nun sei es erstmals gelungen, die Anlage mit einem für die industrielle Umsetzung relevanten Setup zu betreiben. Noch ist die Energieausbeute aber gering. Der Energiewirkungsgrad des Solarreaktors lag zuletzt bei 4 Prozent. Steinfelds Team hofft, durch Verbesserungen der Anlage den Wirkungsgrad in Richtung 15 Prozent zu bringen.
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