Wissenschaftler können Kerosin und Diesel aus Sonne, CO2 und Wasser herstellen

Der Videobericht am Anfang dieses Artikels zeigt das weltweit erste Gerät, das Kohlenwasserstofftreibstoffe wie Flugkerosin, also Kerosin, aber auch Diesel nur aus Sonne, Kohlendioxid und Wasser herstellen kann. Der sogenannte multifunktionale Solarturm ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus Europa, hauptsächlich aus der Schweiz, Spanien und Deutschland.

Für Technik und Design zeichnet ein Forscherteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich verantwortlich. Aufgrund des lokalen Klimas ließ es jedoch das Forschungsinstitut IMDEA Energy in Madrid bauen.

Und die Förderung durch die Europäische Union wurde vom bayerischen Technologieinstitut Bauhaus Luftfahrt koordiniert, das selbst den größten Beitrag leistete: ein Sechstel der insgesamt 6,1 Millionen Euro, also 150 Millionen Kronen. Gleichzeitig haben die Schweizer selbst 1,75 Millionen Franken in den staatlichen Fonds für Bildung, Forschung und Innovation gesteckt, das sind umgerechnet 44,2 Millionen Kronen.

So funktioniert das weltweit erste Gerät seiner Art

„Wir sind die ersten, die eine vollständige thermochemische Prozesskette demonstrieren, die Düsentreibstoff aus Wasser und Kohlendioxid in einem vollständig integrierten Solarturmsystem herstellt“, erklärte Professor Aldo Steinfeld von der ETH Zürich gegenüber Science Daily.

Foto: ETH Zürich, Übersetzung: Jan Marek

Schema eines multifunktionalen Solarturms mit Kerosin- und Dieselproduktion aus Sonne, Wasser und CO2.

Der Reaktor selbst hat eine Leistung von 50 kW, und das Wichtigste ist, dass seine Innenhülle mit einer sehr porösen Keramikschicht oder einem Schwamm aus Cerdioxid bedeckt ist. Löst dann als Katalysator erhebliche Oxidations-Reduktions-Reaktionen in Wasser und CO2 aus, die ebenfalls in den Reaktor eingespritzt werden und thermochemisch zu synthetischem Gas oder einem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zerfallen. Dieses gelangt dann zur Brennwerteinheit, in der in weiteren Prozessen bei hoher Temperatur und hohem Druck Kerosin und Diesel produziert werden. Und alles läuft noch mit Solarenergie.

Foto: ETH Zürich, Übersetzung: Jan Marek

Schema eines multifunktionalen Solarturms mit Kerosin- und Dieselproduktion aus Sonne, Wasser und CO2.

Die Pilotanlage hat noch keine große Kapazität. Wissenschaftler wollen es verbessern

Wissenschaftler haben das Gerät bisher neun Tage lang in 62 Startzyklen von insgesamt 55 Stunden getestet. Solarturm, Reaktor und Fabrik in einem produzierten in dieser Zeit knapp 5200 Liter synthetischen Brennstoffs. Die Studie und die Ergebnisse wurden vom Herausgeber der renommierten Fachzeitschrift Cell Press veröffentlicht. Wie viel Kerosin und Diesel sie produziert, ist jedoch nicht genau angegeben.

Zum Vergleich: Ein normaler Boeing 787 Dreamliner kann laut New Atlas-Server etwa 126.370 Liter Treibstoff aufnehmen, was für etwa 14.140 Flugkilometer ausreicht. Das ist etwas mehr als eine Fahrt von Prag nach New York und zurück.

Allerdings befindet sich die Fabrik noch in der Pilotprojektphase, also einer kleineren Versuchsanlage. Und auch der Wirkungsgrad des ersten Solarturms beträgt laut Studie nur 4,1 Prozent, während die Wissenschaftler 20 Prozent übersteigen wollen. Und das verbessert sowohl die Wärmerückgewinnung als auch den Aufbau der Ceroxid-Keramikschicht im Reaktor, die den Vorteil hat, dass sie dabei nicht verbrennt und somit mehrfach verwendet werden kann.

Foto: ETH Zürich, Übersetzung: Jan Marek

Schema eines Solarreaktors zur Herstellung von Kerosin und Diesel aus Sonne, Wasser und CO2.

Eine Fabrik verbraucht so viel CO2 wie ein Flugzeugmotor ausstößt

Gleichzeitig verursacht der Luftverkehr etwa fünf Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen, die für den immer sichtbarer werdenden Klimawandel verantwortlich sind. Und im Kampf gegen ihn zählt laut dem Schweizer jeder Tropfen.

„Die Menge an CO2 Das Kerosin, das bei der Verbrennung in einem Flugzeugmotor freigesetzt wird, ist das gleiche, das zu seiner Herstellung in einer Solarfabrik verwendet wird. Das macht es kohlenstoffneutral (Gas), insbesondere wenn wir CO verwenden2 direkt aus der Luft aufgenommen – hoffentlich in nicht allzu ferner Zukunft“, fügte Steinfeld hinzu.

Auch die Schweizer empfangen Sendungen direkt aus der Luft

Das Projekt der Schweizer Wissenschaftler begann bereits im Januar 2016, als sie das Gerät nur im Labormaßstab testeten. Ein Jahr später wurde in Spanien ein Turm mit Reaktor und Fabrik in einem gebaut.

Gleichzeitig wurde das Start-up Synhelion wegen der Entwicklung und Kommerzialisierung der Technologie von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich getrennt. Es ist jedoch nicht der einzige Unterstützer der Universität. Die wissenschaftliche Akademie hat bereits die Firma Climeworks ausgezeichnet, die die bereits erwähnte Maschine zur Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft entwickelt, baut und testet, über die auch die Redaktion von SZ Tech bereits geschrieben hat.