Düsentreibstoff kann nun aus der Luft abgesaugt werden.

Oder zumindest ist das im spanischen Móstoles der Fall, wo Forscher demonstrierten, dass ein Outdoor-System Kerosin produzieren kann, das als Flugzeugtreibstoff verwendet wird, und zwar aus drei einfachen Zutaten: Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasserdampf. Solarkerosin könnte aus Erdöl gewonnenen Kerosin in der Luftfahrt ersetzen und zur Stabilisierung der Treibhausgasemissionen beitragen, berichten die Forscher am 20. Juli dem Magazin AMP-News.

Beim Verbrennen von Kerosin aus Sonnenenergie wird Kohlendioxid freigesetzt, aber nur so viel, wie zu seiner Herstellung verbraucht wird, sagt Aldo Steinfeld, Ingenieur an der ETH Zürich. „Das macht den Kraftstoff klimaneutral, insbesondere wenn wir direkt aus der Luft gewonnenes Kohlendioxid verwenden.“

Kerosin ist der bevorzugte Treibstoff für die Luftfahrt, ein Sektor, der für rund 5 Prozent der vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Nachhaltige Alternativen zu finden, hat sich vor allem für den Langstreckenflug als schwierig erwiesen, weil Kerosin so viel Energie enthält, sagt die Chemiephysikerin Ellen Stechel von der Arizona State University in Tempe, die nicht an der Studie beteiligt war.

Im Jahr 2015 synthetisierten Steinfeld und seine Kollegen Solarkerosin im Labor, aber niemand hatte den Kraftstoff vollständig in einem einzigen System im Feld hergestellt. Also positionierten Steinfeld und sein Team 169 der Sonne nachgeführte Spiegel, um die Strahlung, die etwa 2.500 Sonnen entspricht, zu reflektieren und in einen Solarreaktor auf einem 15 Meter hohen Turm zu fokussieren. Der Reaktor hat ein Fenster, um das Licht hereinzulassen, Öffnungen, die Kohlendioxid und Wasserdampf liefern, sowie ein Material, das verwendet wird, um chemische Reaktionen zu katalysieren, genannt poröses Ceroxid.

poröses Ceroxid im Solarreaktor
Innerhalb des Solarreaktors wird poröses Ceroxid (siehe Abbildung) durch Sonnenlicht erhitzt und reagiert mit Kohlendioxid und Wasserdampf, um Syngas zu erzeugen, eine Mischung aus Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid.ETH Zürich

Beim Erhitzen mit Sonneneinstrahlung reagiert das Ceroxid im Reaktor mit Kohlendioxid und Wasserdampf, um Syngas zu erzeugen – eine Mischung aus Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid. Das Synthesegas wird dann zum Fuß des Turms geleitet, wo es von einer Maschine in Kerosin und andere Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird.

In neun Betriebstagen stellten die Forscher fest, dass der Turm etwa 4 Prozent der genutzten Sonnenenergie in etwa 5.191 Liter Synthesegas umwandelte, das zur Synthese von Kerosin und Diesel verwendet wurde. Dieser Proof-of-Principle-Aufbau produzierte etwa einen Liter Kerosin pro Tag, sagt Steinfeld.

„Das ist ein wichtiger Meilenstein“, sagt Stechel, obwohl die Effizienz verbessert werden muss, damit die Technologie für die Industrie nützlich ist. Zum Vergleich: Ein Boeing 747-Passagierjet verbrennt während des Starts und des Aufstiegs auf Reiseflughöhe rund 19.000 Liter Treibstoff. Die Rückgewinnung der vom System ungenutzten Wärme und die Verbesserung der Wärmeabsorption des Ceroxids könnten den Wirkungsgrad des Turms auf mehr als 20 Prozent steigern, was ihn wirtschaftlich praktikabel macht, sagen die Forscher.

S. Zoller et al. Eine Solarturm-Brennstoffanlage zur thermochemischen Herstellung von Kerosin aus H2O und CO2. Joule. Vol. 6, 20. Juli 2022. doi: 10.1016/j.joule.2022.06.012.

D. Marxer et al. Demonstration der gesamten Produktionskette zu erneuerbarem Kerosin durch solarthermochemische Spaltung von H2O und CO2. Energie-Brennstoffe. Vol. 29, 15. April 2015, p. 3241. doi: 10.1021/acs.energyfuels.5b00351.