Die solare Mini-Raffinerie produziert CO2-neutralen Treibstoff.
Der chemische Prozess wird mit Sonnenenergie angetrieben. © ETH Zürich / Alessandro Della Bella

Der Energiebedarf, so wird prognostiziert, wird sowohl in der Industrie, als auch in privaten Haushalten weiter ansteigen. Das betrifft unter anderem auch den Sektor der Mobilität. Gleichzeitig sollen aus fossilen Brennstoffen wie Erdöl gewonnene Kraftstoffe nicht weiter genutzt werden, tragen Benzin und Kerosin doch erheblich zum globalen Ausstoß von Treibhausgasen bei. Können Treibstoffe hingegen aus Pflanzenmaterial, aus Plastikmüll oder aus CO2 produziert werden, belasten sie das Klima weniger und können sogar klimaneutral werden. In einer 2019 in Betrieb genommenen Versuchsanlage für eine solare Mini-Raffinerie auf dem Dach des Maschinenlabors der ETH Zürich wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, flüssigen Treibstoff aus Sonnenlicht und Umgebungsluft zu gewinnen. Nun haben die Wissenschaftler eine Strategie vorgestellt, wie sich ihr Ansatz in industriellem Maßstab umsetzen lässt.

Die solare Mini-Raffinerie benötigt nichts weiter als Luft, Sonnenlicht und einen Katalysator. CO2 und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden und mit Solarenergie aufgespalten. Das Produkt ist Syngas, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das anschließend zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeitet wird, die direkt in der bestehenden Transportinfrastruktur verwendet werden können. Die Treibstoffe setzen bei der Verbrennung dann nur so viel CO2 frei, wie zuvor der Luft entnommen wurde. „Wir konnten“, erklärt der Teamleiter und Professor für Erneuerbare Energieträger Aldo Steinfeld, „die technische Machbarkeit der gesamten thermochemischen Prozesskette zur Umwandlung von Sonnenlicht und Umgebungsluft in Drop-in-Treibstoffe erfolgreich nachweisen“. Die Produktion habe sich unter realen Feldbedingungen und selbst mit der nicht optimalen Sonneneinstrahlung von Zürich als stabil und zuverlässig erwiesen. Der Wirkungsgrad des Solarreaktors sei zwar noch gering, gleichwohl, so der Forscher, sei die Technologie des Sun-to-Liquid-Verfahrens jetzt reif für die industrielle Nutzung.

Nach Ansicht der Forschenden könnte eine Solarraffinerie im kommerziellen Maßstab beispielsweise aus zehn Heliostaten-Feldern bestehen, die jeweils rund 100 Megawatt an thermischer Solarenergie einfangen. „Eine solche Anlage könnte bei einer Effizienz von rund zehn Prozent bereits 95.000 Liter Kerosin am Tag erzeugen – genug um einen Airbus A350 von London nach New York und zurück zu bringen.“ Die Kosten für so gewonnene Treibstoffe wären wegen der hohen Investitionskosten für die Anlagen anfangs freilich noch deutlich höher als bei herkömmlichem Kerosin aus Erdöl.


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