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Technik der Zukunft Flugzeugkraftstoff aus Lebensmittelabfällen: Forscher entwickeln Produktionsverfahren

Flugzeug steht am Flughafen
Könnten Flugzeuge bald mit klimafreundlichem Kraftstoff fliegen? Amerikanische Wissenschaftler haben dafür ein neues Produktionsverfahren  entwickelt
© Piotr Mitelski - Shutterstock
Fliegen schadet dem Klima wegen der Treibhausgas-Emissionen. Forscher stellen ein Verfahren auf Basis von Essensresten vor, das die Emissionen minimiert. Damit rücke klimaneutraler Kraftstoff in greifbare Nähe.

Ein neues Produktionsverfahren auf Basis von Lebensmittelabfällen bringt klimaneutralen Flugzeugkraftstoff in greifbare Nähe: Da beim Verrotten der Abfälle üblicherweise Methan 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» («PNAS») berichtet.

«Weltweit machen Lebensmittelabfälle sechs Prozent der Treibhausgas-Emissionen 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.

55 Gramm CO2-Äquivalente pro Megajoule ließen sich einsparen

Mit einem bereits kommerziell verwendeten Verfahren stoppten die Wissenschaftler zunächst das Entstehen von Methan. Dann fingen sie flüchtige Kohlenwasserstoffe auf, die zwischen drei und acht Kohlenstoffatome besitzen. Durch die sogenannte Ketonisierung verbinden sie Kohlenstoffketten miteinander, so dass längere Ketten entstehen.

Der nächste Schritt hängt von der Kettenlänge ab: Bei 8 bis 15 Kohlenstoffatomen ist nur ein Entzug von Sauerstoff nötig. Bei fünf bis sieben Kohlenstoffatomen fügten Vardon und Kollegen als Zwischenschritt die sogenannte Aldol-Kondensation ein. Dabei entstehen nicht nur lange Ketten, sondern auch Verknüpfungen zwischen ihnen und kreisförmige Strukturen.

Die Forscher untersuchten dann, inwieweit die beiden entstandenen Kraftstoffe den Vorgaben für Flugzeugtreibstoffe entsprechen. Weil der aus den längeren Ketten entstandene Kraftstoff einen niedrigen Flammpunkt hat, kann er höchstens zu 20 Prozent dem fossilen Flugzeugkraftstoff beigemischt werden.

Das Ergebnis der Aldol-Kondensation wiederum ist zähflüssiger als Standardkraftstoff. Wenn man beide klimafreundliche Kraftstoffe kombiniert, dann kann dieser Mix unter Einhaltung der Vorgaben 70 Prozent eines Treibstoffs ausmachen - also mit 30 Prozent fossilem Kraftstoff.

Die Forscher berechneten nun, wie viel Treibhausgas sich durch den so produzierten Kraftstoff einsparen ließe. Das Entfernen von Essensresten spart 154 Gramm CO2-Äquivalente pro Megajoule. Der Herstellungsprozess führt zu Abgasen in Höhe von 99 Gramm CO2-Äquivalenten pro Megajoule, so dass insgesamt 55 Gramm pro Megajoule eingespart werden.

Bei der Verwendung von fossilem Jetkraftstoff schlagen 85 Gramm zu Buche. 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.

«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.

Stefan Parsch, dpa

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