Initiative „SynFuels“: Empa und PSI forschen gemeinsam an grünem Kerosin

148
Windrad mit Flugzeug
Bildnachweis: Gabriele Rohde - stock.adobe.com

Forschende der Empa und des Paul Scherrer Instituts (PSI) haben die gemeinsame Initiative „SynFuels“ gestartet. Ziel ist es, einen Prozess zu entwickeln, um Kerosin aus erneuerbaren Quellen herzustellen. Nach Angaben der beiden Schweizer Forschungsinstitute sollen grüner Wasserstoff und Kohlendioxid in flüssige Treibstoffgemische von höchster Qualität umgewandelt werden, die möglichst rückstandsfrei verbrennen und sich damit für den Antrieb von Flugzeugen eignen. Der Rat der Eidgenössischen Technischen Hochschulen (ETH-Rat) finanziert das SynFuels-Programm mit 6,2 Mio. Schweizer Franken über die nächsten drei Jahre.

An Kerosin – fossil oder synthetisch hergestellt – führt im Flugverkehr auf absehbare Zeit kein Weg vorbei. Kerosin ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen mit sehr genau spezifizierten chemischen und physikalischen Eigenschaften, die für die Ökonomie und Sicherheit des Flugbetriebes unbedingt einzuhalten sind. Ein synthetischer Treibstoff muss dieselben Eigenschaften aufweisen. „Ein Syntheseprozess, der solche Treibstoffe aus erneuerbaren Ressourcen herstellt, ist daher sehr gefragt“, sagt Brigitte Buchmann, Leiterin des Departements „Mobilität, Energie und Umwelt“ an der Empa.

Die Synthese des flüssigen Treibstoffs erfolgt nicht in einem einzigen Schritt, sondern über ein oder mehrere Zwischenprodukte wie Methan, Kohlenstoffmonoxid, Methanol, Ethylen oder Dimethylether. Im Laufe der Initiative wollen die Forschenden die Vorzüge und Herausforderungen dieser verschiedenen Produktionswege ermitteln. Besonderes Augenmerk legen sie dabei darauf, eine bessere Selektivität bei der Synthese der Zwischen- und Endprodukte zu erreichen. Wichtiger Teil des Projekts sind zudem Analysen dazu, wie hoch der ökologische Fußabdruck der hergestellten Treibstoffe ist, welchen Beitrag diese zur Treibhausgasreduktion in der Schweiz leisten können und wie wirtschaftlich ihre Herstellung ist.

PSI und Empa ergänzen sich

Das PSI baut vor allem auf seinen Erfahrungen mit der Versuchsplattform ESI auf – kurz für Energy System Integration. ESI testet erneuerbare Energiealternativen in ihrem komplexen Zusammenspiel. „Die Produktion von flüssigen Treibstoffen ist eine natürliche Ergänzung zu dem, was wir am PSI schon länger erforschen: die Synthese von erneuerbarem Methan“, sagt Thomas J. Schmidt, Leiter des Forschungsbereichs Energie und Umwelt am PSI. Methan ist der einfachste Kohlenwasserstoff, den man aus Kohlendioxid und Wasserstoff herstellen kann.

Auch die Empa beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit der Herstellung von Treibstoffen aus erneuerbarer Energie. Im Mobilitätsdemonstrator „move“ entstand etwa die schweizweit erste Wasserstofftankstelle. Außerdem wird die Anlage zurzeit um ein neues Methanisierungsverfahren erweitert. „Die Kooperation unserer beiden Institutionen erlaubt es uns, mehr Gewicht auf flüssige Kohlenwasserstoffe zu legen“, sagt Brigitte Buchmann. „Diese sind für eine Mobilität ohne fossile Treibstoffe unerlässlich – insbesondere in der Luft oder auf dem Wasser.“

Schlüssel zum Erfolg sind Katalysatoren

Schlüssel zum Erfolg des Projekts sind Katalysatoren – Substanzen, die eine chemische Reaktion antreiben oder überhaupt erst ermöglichen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. An der Empa sowie am PSI werden unterschiedliche Katalysatoren und Verfahren untersucht, die die schrittweise Umwandlung von CO2 und Wasserstoff zu flüssigen Kohlenwasserstoffen auf molekularer Ebene ermöglichen. Dabei kommen die Katalysatoren sowohl in chemischen also auch elektrochemischen Prozessen zum Einsatz.

Ein wichtiges Hilfsmittel im SynFuels-Programm wird die Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) am PSI sein, erläutert Thomas J. Schmidt. „Mit Messungen an der SLS werden wir die Katalysatoren und die mit ihnen durchgeführten Reaktionen genau charakterisieren, um herauszufinden, welche die besten Ergebnisse liefern.“ Mit der Großforschungsanlage lassen sich Einblicke in die Reaktionsmechanismen gewinnen und beispielsweise untersuchen, wie sich die Katalysatoren während des Einsatzes verändern und wie die Veränderungen das Produktspektrum beeinflussen.

Lesen Sie dazu auch:

DLR plant Pilot-Anlage zur Produktion von synthetischen Treibstoffen für die Luftfahrt

HINTERLASSEN SIE EINE ANTWORT

Bitte Kommentar einfügen!
Bitte geben Sie Ihren Namen hier ein