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Schadstofffreier Kraftstoff
a-Fuels - Neuer Klima-Sprit bindet CO2 und verspricht „negative Emissionen“
Mit dem E-Auto allein erreicht Deutschland seine Klimaziele wohl nicht, schon gar nicht beim aktuellen Strommix. Das Unternehmen Obrist hat „CO2-negativen“ Kraftstoff auf Methanol-Basis entwickelt, der nicht nur Autos antreiben soll.
Die Elektroauto-Lobby kämpft um ihre Deutungshoheit, seitdem mehrere EU-Länder das von der EU-Kommission beschlossene Verbrenner-Verbot 2035 in seiner jetzigen Form kippen wollen. Unter anderem wollen Deutschland, Italien, Österreich, Polen und Tschechien dem Verbot aller neuen Benzin-, Diesel- und Hybridautos nur dann zustimmen, wenn mit Klima-Sprit betriebene Fahrzeuge weiter gebaut werden dürfen. Es handelt sich also nicht um einen deutschen „Alleingang“ des FDP-Verkehrsminister Volker Wissing, wie in einigen Medienberichten behauptet wurde.
67 Prozent wollten kein Verbrenner-Verbot
Innerhalb der Bundesregierung gibt es dazu weiter Streit. Die Grünen fordern das komplette Verbot aller Technologien und Autos außer dem Batterie- und Brennstoffzellenauto, die FDP will Klima-Sprit als Ergänzung zum E-Auto. Zumindest den Nerv der Bevölkerung treffen die Grünen mit ihrer Haltung derzeit nicht: Zwei Drittel der Deutschen (67 Prozent) sind nach einer Umfrage gegen das europaweite Aus für Neufahrzeuge mit Verbrennungsmotor ab 2035, wie der DeutschlandTrend im ARD-"Morgenmagazin" ergab.
Während die EU noch über Klima-Sprit diskutiert, werden anderswo längst Produktionsstätten geplant, etwa im US-Bundesstaat Texas oder Australien. Porsche hat eine Testanlage in Chile aufgebaut. Die benötigten Mengen für einen kompletten Ersatz fossilen Treibstoffs wären freilich enorm: Allein Deutschland benötigt pro Jahr 15 Millionen Tonnen Benzin für PKW und noch einmal 30 Millionen Tonnen Diesel für PKW und vor allem LKW.
Beimischung senkt bereits Emissionen
Allerdings würde schon eine prozentuale Beimischung von E-Fuels zu normalem Benzin oder Diesel die CO2-Bilanz eines normalen PKW deutlich verbessern. Dies gilt umso mehr in Deutschland, wo wegen des Atomausstiegs bei gleichzeitiger Reduzierung von Erdgas-Einsatz jetzt mehr Kohle für die Stromerzeugung verbrannt wird und das Elektroauto dreckiger macht als bisher .
Zulieferer verspricht den ersten „klimanegativen“ Sprit
Während es viele alternative Kraftstoffe gibt - dazu zählt zum Beispiel auch sogenannter HVO-Diesel aus Reststoffen - ist unter Klimaschutz-Gesichtspunkten der Einsatz von reinen E-Fuels besonders interessant, weil bei der Produktion im Idealfall genausoviel CO2 aus der Luft entnommen wird, wie dann bei der Verbrennung im Motor wieder freigesetzt wird. So entsteht „klimaneutraler“ Kraftstoff.
Für Aufsehen in der Ökosprit-Branche sorgt nun der Zulieferer Obrist. Er hat das Prinzip weiterentwickelt und hält das Patent auf den ersten „Klima-negativen“ Kraftstoff. In Anlehnung an normale E-Fuels heißt der Hightech-Sprit A-Fuel.
Minus 24 Gramm CO2 pro Kilometer
Das Konzept des kleinen österreichisch-bayerischen Tech-Unternehmens: Mit Hilfe von Solarenergie wird Wasserstoff synthetisiert, mit dem aus der Luft entnommenem CO2 entsteht daraus Methanol (CH3OH). Allerdings wird mehr CO2 gebunden, als hinterher im Auto wieder freigesetzt wird: „Die Anlage soll nicht nur Methanol aus Bestands-CO2 erzeugen, sondern auf einem parallelen Pfad Kohlenstoff (C) als Graphit speichern und Sauerstoff (O2) abgeben. In Summe verspricht Obrist mit dem Betrieb solcher Anlagen, dass ein Antriebskonzept wie der Hyper Hybrid kein CO2 emittiert, sondern pro Kilometer 24 Gramm aufnimmt – seine CO2-Emissionen lägen also bei minus 24g/km“,
Tesla-Hybrid mit synthetischem Kraftstoff
Vor einigen Jahren zeigten die Entwickler bereits einen zum Hybriden umgerüsteten Tesla auf der IAA in München. Der Wagen fährt auf kürzeren Strecken bis knapp 100 km rein elektrisch, während auf der Langstrecke ein Benzinmotor als „Range Extender“ (Stromgenerator) die Reichweite erhöht. Mittlerweile gibt es den „Mark III“, der den neuesten Technologie-Strang in einem Tesla Model Y demonstriert.
Das Konzept des Range Extender-Hybriden an sich ist nicht neu. Doch die Verbindung aus einem kleinen Akku - der deutlich weniger Ressourcen benötigt als die gigantischen Batterien eines großen E-Autos - und synthetischem Treibstoff statt Benzin im Tank, reduziert unterm Strich die CO2-Emissionen des Wagens drastisch. Obrist sieht sein A-Fuel aber nicht nur als Treibstoff für Autos, sondern auch als Energieträger für viele Einsatzzwecke, etwa in der Luftfahrt, für Schiffe oder als klimaneutralen Treibstoff-Ersatz zum Heizen und Stromerzeugen.
Riesige Solar- oder Windparks nötig
Was so gut klingt, hat natürlich auch ein paar Haken. Weil E-Fuels sehr viel Energie zur Erzeugung benötigen - der wesentliche Nachteil gegenüber dem direkten Einsatz von Strom in einem Elektroauto -, würden nicht nur gigantische Solar-Farmen oder Windparks benötigt, sondern diese müssten auch besonders günstig produzieren. Deutschland mit seiner abgesehen von Küstenregionen schlechten Windausbeute und dem für Solarenergie eher ungünstigen Klima fiele als Produktionsstandort also aus.
Wo die Kilowattstunde nur einen Cent kostet
Obrist hat deshalb den Sonnengürtel der Erde im Auge. In Saudi-Arabien zum Beispiel sind die Voraussetzungen für Solarenergie so günstig, dass die Kilowattstunde Strom weniger als einen Cent kostet. Wer in Deutschland sein Elektroauto lädt, bezahlt pro Kilowattstunde mittlerweile 30 bis 40 mal so viel. Eine „Gigafabrik“ für A-Fuels würde laut Berechnungen von Obrist 120 Quadratkilometer benötigen, um mittels Solarenergie zwei Millionen Menschen zu versorgen. Die bekämen dann aber nicht nur den Treibstoff, sondern auch noch ihren kompletten Primärenergiebedarf gedeckt.
E-Fuels kann jedes Auto tanken, Methanol nicht
Ähnlich wie andere Klimaschutz-Projekte wären also auch für A-Fuels enorme Investitionen nötig. Ein weiterer Nachteil: Methanol als Treibstoff verbrennt zwar sehr sauber, Motoren können höher verdichtet werden. Man kann es aber nicht in einem normalen Verbrenner kippen, ohne das dieser dafür umgerüstet wird, und Benzin oder Diesel haben eine höhere Energiedichte. Andere E-Fuels - bei deren Herstellung Methanol als Zwischenschritt entsteht, dann aber weiter raffiniert wird - können dagegen im Prinzip von jedem Verbrenner getankt werden, egal ob Oldtimer oder Neuwagen. Und das nicht nur in reiner Form, sondern auch als Beimischung.
Forscher produzieren klimaneutralen Kraftstoff
Mit Kraftstoffen aus Abfällen das Klima schonen - das ist das Projekt von Forschern der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Hamburg-Bergedorf. In einer Pilotanlage stellen sie Bio-Rohöl und künstlichen Diesel aus Altspeisefetten her. Mit dem klimaneutralen Kraftstoff könnten ohne weiteres herkömmliche Autos und Lastwagen betankt werden, sagt Projektleiter Thomas Willner. Für die Herstellung von einem Liter Kraftstoff benötige die Anlage eine Kilowattstunde Strom. Um ein Auto 100 Kilometer weit fahren zu lassen, seien also rund 5 Kilowattstunden Strom nötig. Ein Elektroauto verbrauche dagegen auf dieser Strecke etwa 15 Kilowattstunden, sagt Willners Kollegin Anika Sievers.
Künstliche Kraftstoffe sind keine neue Idee. Der finnische Konzern Neste produziert hydriertes Pflanzenöl bereits in großen Raffinerien in Rotterdam, Singapur und im finnischen Porvoo. Bis 2025 könnten nach Branchenschätzungen 30 Millionen Tonnen im Jahr produziert werden, sagt Willner. Das Besondere an seinem Projekt READi-PtL (Reactive Distillation Power to Liquid - Reaktivdestillation Energie zu Flüssigkeit) ist die Effizienz: Eine Anlage zur Produktion von einigen Tausend Tonnen Kraftstoff könne direkt neben einem Entsorgungsbetrieb aufgebaut werden und wirtschaftlich arbeiten.
Altes Speisefett aus der Mensa
Tatsächlich ist das bereits geplant. Die Firma Nexxoil will eine erste Produktionsstätte bis Ende des Jahres im Raum Hamburg bauen, eine zweite im kommenden Jahr in Bayern, wie Geschäftsführer Thorsten Dunker sagt. Ein weiterer Kooperationspartner des Hamburger Hochschulprojekts ist das schleswig-holsteinische Entsorgungsunternehmen KBS. Es liefert zurzeit die Altfette, aus denen Willner und Sievers etwa zwei Tonnen Kraftstoff in der Woche herstellen.
In der Werkhalle auf dem Hamburger Campus stehen mehrere große Kunststoffbehälter, etwa einen Meter hoch. Sie enthalten altes Speisefett aus der Mensa der Hochschule. In einem Tank der Anlage, die in einem blauen Standardcontainer untergebracht ist, wird es vorgewärmt und gut durchgerührt (homogenisiert). Das flüssige Fett wird in einen Reaktor gepumpt. Das zylinderartige Gerät, etwa anderthalb Meter groß, ist in einem Container darüber montiert.
Bei einer Temperatur von 350 bis 400 Grad werden die relativ großen Kohlenwasserstoff-Moleküle des Fetts «gecrackt», also aufgebrochen, erläutert Sievers. Schließlich verdampfen die Moleküle und werden in einem Kondensator wieder abgekühlt. In einer ersten Stufe entsteht das Bio-Rohöl. In einer zweiten Stufe werden Grundstoffe erzeugt, die in der chemischen Industrie genutzt werden können. Allerdings müssten die Moleküle vorher «designed» werden, sagt Willner. Das machen die Forscher, indem sie Wasserstoff hinzugeben.
Nebenbei bilden sich im Reaktor Gase wie Methan, Ethan und Propan, die künftig zum Erwärmen der Anlage genutzt werden sollen. «Der Prozess könnte autark laufen», sagt Willner. Übrig bleibt eine Art Kohle, die als Bodenverbesserer in die Erde eingebracht werden könne und damit CO2 langfristig binde. Außerdem bleibe Abwasser zurück, aus dem noch Biogas gewonnen werden könne. Künftig wollen die Hamburger Verfahrenstechniker Plastikabfälle als Rohstoff für ihren klimaneutralen Erdölersatz nutzen.
Sogenannte E-Fuels können auch auf eine andere Art aus Synthesegas hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird Kohlendioxid aus der Luft genutzt, um ein Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zur Weiterverarbeitung zu gewinnen. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie nutzen die sogenannte Fischer-Tropsch-Synthese zur Produktion von E-Fuels. Kritiker bemängeln allerdings einen hohen Strombedarf des Verfahrens. Doch nach Ansicht von Willner ist dieser Weg sinnvoll, etwa in Ländern mit hohem Überschuss an Solarenergie wie Saudi-Arabien.
Kritik von Greenpeace
Greenpeace warf Bundesverkehrsminister Volker Wissing kürzlich vor, er und seine FDP weckten «mit ihren E-Fuels-Märchen falsche Hoffnungen mit fatalen Folgen für Industrie und Klima». Sievers sagt dagegen: «Verbrenner werden noch lange da sein.» Es gehe darum, alle Fahrzeuge am Klimaschutz zu beteiligen. Die Professorin ist überzeugt: «Das könnten wir durch den Kraftstoff, den wir hier produzieren, unmittelbar erreichen.»
Hamburgs Wissenschaftssenatorin Katharina Fegebank zeigte sich bei der offiziellen Eröffnung der Anlage im Februar begeistert: «Nachhaltige Kraftstoffe sind ein wichtiger Baustein, um zukünftig von fossilen Brennstoffen unabhängig zu werden», sagte die Grünen-Politikerin.