Klima: Benzin aus Luft: Kann man Kraftstoff selbst machen?

Die Welt hat ein CO2-Problem. Damit der Klimawandel einigermaßen gebremst werden und die im Abkommen von Paris vereinbarte Zielmarke eines Temperaturanstiegs um weniger als zwei Grad Celsius gehalten werden kann, muss unser globales Wirtschaftssystem in wenigen Jahrzehnten so funktionieren, dass wir kein neues CO2 mehr in die Atmosphäre blasen – und später möglichst sogar große Mengen des Klimagases der Luft entziehen.

Davon sind wir noch weit entfernt. Doch die Transformation läuft. Weltweit arbeiten Forscher und Unternehmen an Lösungen, um unsere Energieversorgung zu dekarbonisieren.

Aus CO2 wird synthetischer Kraftstoff

Eine Möglichkeit, CO2 mit bereits existierenden Technologien in eine Kreislaufnutzung zu überführen, stellt nun ein internationales Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der University of Toronto um Roland Dittmeyer und Geoffrey Ozin in Nature Communications vor.

Ausgangspunkt des Prozesses sind Klimaanlagen, die nicht nur in Supermärkten, Einkaufszentren und Bürohochhäusern permanent laufen, sondern auch in Niedrigenergiehäusern, die wegen ihrer starken Dämmung Bedarf an stetigem Luftaustausch haben. Grundbedingung für alle weiteren Berechnungen der Experten ist, dass diese Anlagen mit Strom betrieben werden, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird.

Diese Klimaanlagen wälzen jeden Tag große Mengen Luft um und können technisch so aufgerüstet werden, dass sie dabei CO2 und Wasser aus der Luft gewinnen. Daraus können in weiteren Prozessen synthetische Kraftstoffe gewonnen werden.

Der CO2-Anteil der Luft ist mit 0,038 Prozent relativ gering. Um relevante Mengen synthetischer Kraftstoffe erzeugen zu können, muss also sehr viel Luft umgesetzt werden. Aber weil diese in den Klimaanlagen ja ohnehin bewegt wird, ist der zusätzliche Energieaufwand dafür geringer.

Drei Beispiele haben die Forscher berechnet: Der Frankfurter Messeturm mit seinen 63.000 Quadratmetern Bürofläche könnte demnach zwischen 250 und 500 Kilogramm flüssigen Kohlenwasserstoff pro Tag oder 2000 bis 4000 Tonnen im Jahr erzeugen. Weitere 350 Tonnen pro Jahr könnte jeder der 25.000 Märkte der drei größten Supermarktketten in Deutschland beisteuern.

Rechnerisch könnten allein diese Synthetikkraftstoffe in einer Menge produzieren, die etwa acht Prozent des hierzulande verbrauchten Dieselkraftstoffs entspricht. Zudem könnten die erzeugten Energieträger in der chemischen Industrie als Ausgangsmaterial für viele weitere Produkte eingesetzt werden.

Wird jetzt nach der Strom- auch die Kraftstoffproduktion dezentral?

Auch kleinere Anlagen könnten sich rentieren – vor allem, wenn viele von ihnen nahe beieinander betrieben werden und so die synthetisierten Kraftstoffe zentral gespeichert werden können. Am Beispiel der Vauban-Siedlung in Freiburg, einem ökologischen Vorzeigestadtteil mit rund 5500 Einwohnern, rechnen die Forscher vor, dass die 354 Häuser dort gut 620 Tonnen Kohlenwasserstoffkraftstoffe pro Jahr bereitstellen könnten.

Damit könnte jedes der im Viertel zugelassenen 1146 Autos 11.000 Kilometer im Jahr zurücklegen – das entspricht fast der durchschnittlichen jährlichen Fahrleistung in Deutschland von 14.000 Kilometern. Alles CO2, das bei der Verbrennung dieses synthetisierten Treibstoffs anfiele, wäre vorher der Umgebungsluft entzogen worden. Ein klimaneutraler Kreislauf.

Viel größer als die rein technische wäre die gesellschaftliche Dimension so einer Dezentralisierung der Kraftstoffproduktion. Das Motto heißt Crowd oil statt Crude oil und es könnte die gesamte Struktur der Branche, die bislang dominiert wird von wenigen großen Unternehmen, auf den Kopf stellen, analog zu den Verhältnissen in der Energiebranche. Weil immer mehr Energie dezentral erzeugt wird, verliert der Betrieb von Großkraftwerken an Bedeutung.

Stattdessen kommt es darauf an, die intelligente Steuerung der Netze zu beherrschen und jederzeit flexibel auf Schwankungen reagieren zu können. Parallel zu tausenden privater Betreiber von Photovoltaikanlagen könnte es in der Vision der Forscher in Zukunft also viele private Kraftstoff-Raffinerien geben.

Bis zur Umsetzung gibt es noch zahlreiche Hürden

Flüssige Kohlenwasserstoffe sind sehr energiereich, können aber auch relativ einfach transportiert und gespeichert werden. Damit werden sie als kurzfristige Energiespeicher interessant, wenn die Produktion von Ökostrom kurzfristig sinkt. Weiterer Vorteil der Produktion von Treibstoff, angedockt an bestehende Infrastrukturen, ist, dass nur wenig zusätzlicher Platz benötigt wird.

Doch von der Vision zur Realität ist es ein weiter Weg. Neben rechtlichen, politischen und gesellschaftlichen Fragen sind auch ganz profane Dinge wie die Einhaltung von Brandschutzvorschriften zu klären.

Um die Simulationsergebnisse zu überprüfen, die ihren Berechnungen zugrunde liegen, bauen die Forscher zusammen mit Projektpartnern derzeit am KIT erst einmal den voll integrierten Prozess auf, mit einem geplanten CO2-Umsatz von 1,25 Kilogramm pro Stunde. An dem Institut gibt es schon erfolgreiche Power-to-X-Projekte, mittels derer Gase oder flüssige Brennstoffe unter Einsatz von Strom produziert werden.

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