Benzin aus Wasser als Energieträger der Zukunft

Kostenlose, nachhaltige Energie, die aus Wasser, Kohlendioxid (CO2) und Sonnenlicht gewonnen wird und zudem noch in Form eines flüssigen Brennstoffs vorliegt und somit mit der gängigen Infrastruktur verarbeitet, transportiert und genutzt werden kann: Das klingt zu schön, um wahr zu sein. Aber genau daran arbeitet Erwin Reisner in seinem Labor in Cambridge. Das funktioniert über den Zwischenschritt Syntheseegas. Aus diesem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann jeder beliebige Kohlenwasserstoff erzeugt werden. Bei den Technologiegesprächen beim Forum Alpbach wird Erwin Reisner über die Zukunft eines anderen Energieträgers diskutieren: Es geht um Wasserstoff. Die futurezone hat den Chemiker befragt.

Dem Wasserstoff wurde schon öfter der große Durchbruch prophezeit. Warum ist das bislang nicht passiert?
Es passiert schon etwas. Toyota hat wie Hyundai bereits ein Serienauto mit Brennstoffzellenantrieb, Mercedes will in zwei Jahren so weit sein. Die Netzwerke werden derzeit aufgebaut, aber die Erstellung von Infrastruktur dauert eben ihre Zeit.

Tankstellen sind eine Sache, aber wie sieht es mit dem Treibstoff selbst aus?
Was es derzeit nicht gibt, ist nachhaltiger Wasserstoff. Das könnte man zwar hinbekommen, aber Wasserstoff wird derzeit aus fossilen Brennstoffen erzeugt und es gibt wenig Investitionen für die Entwicklung der nötigen Technologien um grünen Wasserstoff zu realisieren. Dies sollte in der Politik viel stärker in den Vordergrund rücken. Die angeblich “grünen” Brennstoffzellen-Busse, die es zum Beispiel in London gibt, sind deshalb nicht umweltschonend. Bei E-Autos ist es ähnlich, dort ist auch entscheidend, wo der Strom her kommt.

Kann der Bedarf überhaupt umweltverträglich gedeckt werden?
Die Produktion erneuerbarer Energien kann mit Wasserstoffproduktion gekoppelt werden. Das Problem ist, dass die Lösung günstig und im großen Maßstab sein muss. Wasserstoff wäre auch ein attraktiver Stromspeicher, etwa für überschüssige Windenergie in Europa.

Ist die Technik schon ausgereift genug für einen breitflächigen Einsatz?
Dass Autos und Infrastruktur technisch handhabbar sind, ist bewiesen. Die Technik kann sicher an einigen Stellen noch verbessert werden, aber das erscheint oft wie eine Ausrede dafür, dass wenig getan wird.

Wasserstoffmoleküle sind sehr klein und leicht. Sind die Probleme mit der Handhabung gelöst?
Das Diffundieren ist ein Problem, weil der Wasserstoff sogar in die Materialien einsickert, diese angreift und aus Tanks verschwinden kann. Hier würden bessere Materialen einen Fortschritt bedeuten. Das ist allerdings nur ein Problem, wenn Wasserstoff längerfristig gespeichert wird und nicht zeitnah verbraucht wird.

Sind E-Autos eine Gefahr für die Brennstoffzellentechnik?
Im urbanen Sektor gibt es bestimmt Konkurrenz durch E-Autos, Wasserstoff muss deshalb schnell auf den Markt. Wir stehen aber mit erneuerbaren Energieformen noch ganz am Anfang und es gibt genug Platz für beide Technologien. Auch die E-Autos sind auch noch die Ausnahme und nicht Mainstream. Beide Technologien haben ihre Vorteile und die meisten großen Automobilkonzerne investieren stark in Wasserstoff.

Kann ich mit einem Wasserstoffauto heute den Alltag meistern?
In Österreich kommt man derzeit nicht weit, weil es nur ganz wenige Wasserstofftankstellen gibt. In Japan zum Beispiel wird heftig in die Infrastruktur investiert, dort ist das schon eher machbar. Europa will in den kommenden Jahren aufrüsten. In ein paar Jahren wird das Netz auch hier alltagstauglich sein.

Sie klingen relativ überzeugt von Wasserstoff. Warum forschen Sie dann an einem anderen Energieträger?
Erneuerbares Synthesegas ist interessant, da es als Zwischenstufe in künstlichen Benzin übergeführt werden kann. Ich sehe es daher nach dem Wasserstoff als nächsten Schritt in der Evolution erneuerbarer Energieträger. Das bedeutet die Herstellung eines flüssigen Energieträgers mit grüner Technologie, welcher die bestehende Infrastruktur verwenden kann. Das entstehende CO2 kann wieder zur Erzeugung von Synthesegas verwendet werden.

Den Vorteil der Infrastruktur könnten wir doch nur nutzen, wenn wir den Schritt zu Wasserstoff auslassen würden. Das heißt, Sie haben Zeitdruck?
Wir machen Grundlagenforschung und haben deshalb keinen fixen Zeithorizont. Ich kann nicht zur Politik gehen und sagen “Spart euch die Wasserstoff-Infrastruktur”, weil ich nicht weiß, wie lange es dauert, ein großtechnisches Verfahren für erneuerbares Synthesegas zu entwickeln. Ich bin aber davon überzeugt, dass es möglich ist.

Wie wird künstliches Benzin erzeugt?
CO2 und Wasser direkt in Benzin verwandeln geht nicht. Wir brauchen eine Energiequelle, zum Beispiel Sonnenlicht, und einen Zwischenschritt, bei dem H2O in H2 und CO2 in CO umgewandelt wird. Dieses Gemisch ist das Synthesegas. In einem zweiten Schritt, der Fischer-Tropsch-Synthese, kann aus dem Gas dann jeder beliebige Kohlenwasserstoff gemacht werden.

Was sind die Vorteile von künstlichen Kohlenwasserstoffen?
Wir wollen grüne, flüssige Treibstoffe liefern, weil diese viel einfacher zu handhaben sind als Wasserstoff und keine neue Infrastruktur benötigen. Zudem können auf der asis des Synthesegases auch andere petrochemische Produkte nachhaltig produziert werden, von Kunststoffen bis zu Kosmetikartikeln.

Könnte man nicht Organismen modifizieren, um das Syngas herzustellen?
Wir untersuchen auch biologische Systeme, aber die Biologie ist leider nicht effizient genug. Wir können aber sehr viel von hochentwickelten Proteinen lernen und auf dieser Grundlage bessere synthetische Katalysatoren entwickeln.

Ihnen fehlt also der Katalysator. Wie könnte der aussehen?
Wir suchen Kandidaten, die billig sind, im Überschuss vorkommen und effizient arbeiten. Deshalb bauen wir proteinähnliche Strukturen nach, die Metallatome als aktive Zentren haben. Als Kandidaten kommen Eisen, Nickel und Kobalt in Frage. Es gibt noch keinen Katalysator für grosstechnische Anwendungen, wir arbeiten im Labor erst mit winzigen Gasbläschen.

Woher soll das CO2 für Ihre künstlichen Kohlenwasserstoffe kommen?
Das ist eine schwierige Frage. Optimal wäre, es aus der Atmosphäre zu filtern. Das wäre aber anfangs wohl zu aufwändig und teuer. In einem ersten Schritt würde die Herstellung von Syngas wohl bei Firmen angesiedelt werden, deren hohen CO2-Ausstoß man nutzen könnte. Es mangelt ja im Moment nicht an CO2 Emissionen.

Die futurezone ist offizieller Medienpartner der Technologiegespräche beim Forum Alpbach 2015.