Flugzeug-Treibstoff aus Luft und Sonnenlicht

Mithilfe von Spiegeln und Reaktionskammer konnten Forscher*innen der ETH Zürich auf dem Dach eines Labors verschiedene Brennstoffe herstellen. Laut dem Forschungsteam soll der Treibstoff, der "mit einem Bruchteil der Fläche der Sahara" herstellbar ist, die "gesamte kommerzielle Flugzeugindustrie" versorgen können.

Beim Versuch mit der Mini-Solarraffinerie war es möglich mit 7 nutzbaren Sonnenstunden 32 Milliliter Methanol herzustellen. Die Hauptverunreinigung des Gemisches war das vermischte Wasser. Bei Wechsel des Reaktionsgemisches soll auch synthetisches Kerosin produzierbar sein, was sich einfacher vom Wasser trennen lässt. Der Vorteil: Synthetischem Kerosin fehlen die schwefel- und stickstoffhaltigen Chemikalien, durch die oft Ruß und andere Schadstoffe bei der Verbrennung entstehen.

Drei thermodynamische Schritte

Die wissenschaftliche Errungenschaft wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Technologie basiert auf Thermodynamik und lässt sich in drei thermochemischen Umwandlungseinheiten einteilen:

Zuerst extrahiert die Luftabscheidungseinheit Kohlendioxid und Wasser direkt aus der Umgebungsluft. Die solare Redox-Einheit wandelt das dann in ein spezifisches Gemisch aus C0 und H₂ um, das sich Syngas nennt. Zum Schluss des Prozesses wandelt die Gas-to-Liquid-Syntheseeinheit das Syngas in flüssige Kohlenwasserstoffe um.

Verbesserungen für realistischen Einsatz nötig

In der aktuellen Form und Weise ist das Verfahren nicht produktiv genug und somit auch ökonomisch noch nicht tragbar. Das Forschungsteam hat sich daher in seiner Studie mit der Optimierung des Prozesses beschäftigt. Demnach müssten unter anderem bessere Katalysatoren eingesetzt, die Gase effizienter gespeichert und die Abwärme, die während dem Prozess entsteht, besser genutzt werden.

Die Anlage muss, laut der Studie, auch größer werden. Für die Versorgung eines täglichen Hin- und Retourflug zwischen New York City und London, braucht es, den Schätzungen der Forscher*innen zufolge, zehn solcher Spiegelfarmen. Die Solarreaktoren brauchen direktes Sonnenlicht, weshalb es nur sinnvoll sei, die Großanlagen in Wüstengegenden zu bauen. In Frage kämen Standorte in Südspanien, Nordafrika, auf der arabischen Halbinsel, Australien, im Südwesten der USA, in der Wüste Gobi in China oder in der chilenischen Atacama-Wüste.

Für die Strecke London-New York müssten beispielsweise 3,8 Quadratkilometer der Sahara mit Spiegeln bedeckt werden. Es sei auch möglich den gesamten Treibstoffbedarf der kommerziellen Luftfahrt zu decken, wenn man beispielsweise 0,5 Prozent der Sahara-Fläche verwenden würde. Also etwa 45.000 Quadratkilometern, was flächentechnisch Niederösterreich, der Steiermark und Kärnten zusammen entspricht.