Erneuerbarer Kraftstoff mit überzeugender Ökobilanz

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion und der ETH Zürich haben synthetische Kraftstoffe entwickelt, die eine überzeugende Ökobilanz aufweisen und direkt in bestehenden Verbrennungsmotoren eingesetzt werden können.

Eine der grossen Herausforderungen im Kampf gegen den Klimawandel ist es, Treibhausgase aus dem Verkehr zu reduzieren. Für bestehende Verbrennungsmotoren wird in Politik, Industrie und Wissenschaft diskutiert, schadstofffreie, synthetische Kraftstoffe einzusetzen. Ein Vorteil der sogenannten Synfuels ist, dass sie aus erneuerbaren Ressourcen wie grünem Strom, Wasser, Biomasse und Kohlenstoffdioxid (CO₂) hergestellt werden können. Wird das CO₂ der Erdatmosphäre mithilfe von regenerativ gewonnenem Strom entzogen, schliessen Synfuels den Kohlenstoffkreislauf vollständig.

Etablierte Herstellungsverfahren in bestehender Infrastruktur
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion und der ETH Zürich haben nun in einer interdisziplinären Studie einen neuen Kraftstoff vorgeschlagen und für den Einsatz in heutigen Verbrennungsmotoren getestet. Der sogenannte hydroformylierte Fischer-Tropsch-Kraftstoff (HyFiT) lässt sich durch die Fischer-Tropsch-Synthese herstellen, einem etablierten Verfahren zur Produktion von synthetischem Benzin oder Diesel aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Die Forschenden haben den Prozess um einen Schritt ergänzt, um einen Teil des synthetisch erzeugten Diesels in langkettige Alkohole umzuwandeln. Das entstandene Alkan-Alkohol-Gemisch ist so optimiert, dass es den Ausstoss von Partikeln und Stickoxiden bei der Verbrennung verringert. Für die Herstellung, Lagerung und Verteilung von HyFit-Kraftstoffen kann bestehende industrielle Infrastruktur genutzt werden. Gleichzeitig kann das Synthesegas aus Biomasse, CO2, Abfall und erneuerbaren Energien gewonnen werden, so dass der Kohlenstoffkreislauf vollständig geschlossen wird, was eine CO₂-neutrale Produktion ermöglicht.

«Unsere Ergebnisse zeigen, dass HyFiT-Kraftstoffe ein Baustein zur Energiewende im Güterverkehr sind, den die Industrie direkt umsetzen kann. Der Einsatz würde bei heutigen Motoren zu Abgasemissionen führen, die weit unter den Grenzwerten der kommenden Euro-7-Verordnung zur Reduzierung von Emissionen im Straßenverkehr liegen», sagt André Bardow, Leiter der Studie und Professor am Institut für Energie und Verfahrenstechnik an der ETH Zürich.

Ökobilanz anhand eines Kleintransporters getestet
In experimentellen Tests mit einem Kleintransporter belegten die Forschenden, dass der HyFiT- Kraftstoff im Vergleich zu fossilem Diesel deutlich weniger Feinstaub und Stickoxide abgibt. Die Studienergebnisse zeigen ausserdem, dass der neuartige Kraftstoff mit aktuellen Normen kompatibel ist und mit Kunststoffdichtungen heutiger Motoren verwendet werden kann. Schliesslich verglichen die Forschenden 16 Umweltwirkungen mit denen eines Dieselfahrzeugs und eines rein batterieelektrischen Fahrzeugs. Dabei zeigte sich, dass der Einsatz synthetischer Kraftstoffe sogar im Vergleich mit elektrisch betriebenen Fahrzeugen vorteilhafte Effekt auf die Umwelt hat, besonders auf langen Strecken.