Technologie: Wissenschaft

Synthesetechnik: Kraftstoff aus Wasserstoff und CO₂

Wasserstoff
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Ein Kraftstoff, fast abgasfrei: Das ermöglicht eine neu entwickelte Synthesetechnik. Spezielle Reaktoren erzeugen Kohlenwasserstoffe, die so rein sind, dass sie ruß- und schadstoffarm verbrennen. Als Rohstoffe werden nur Wasserstoff und Kohlendioxid benötigt – gewonnen aus Wasser und der Umgebungsluft. Betrieben mit Windkraft oder Photovoltaik lassen sich so große Mengen natürlicher Energien effektiv in Kohlenwasserstoffe umwandeln und speichern.

Wind- und Sonnenenergie fallen zeitlich fluktuierend an, werden aber gerade dann oft nicht benötigt. Umgewandelt in synthetische Kohlenwasserstoffe lassen sich große Mengen dieser Energieformen speichern. Die Synthese erfolgt in speziellen Reaktoren mit einer modifizierten Fischer-Tropsch-Technik, entwickelt von Ineratec, einer Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie KIT.

In der Reaktion werden Wasserstoff und Kohlenstoff zu langen Kohlenwasserstoffketten umgesetzt. Der benötigte Wasserstoff wird durch Elektrolyse hergestellt, betrieben etwa mit Energie aus einer Windkraft- oder Photovoltaikanlage. Als Kohlenstoffquelle eignet sich idealerweise das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Umgebungsluft. Die entstehenden Kohlenwasserstoffe können rohölbasierte Kraftstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin ersetzen. Da der Wasserstoff aus der Elektrolyse schadstofffrei ist und gereinigtes Kohlendioxid eingesetzt wird, sind die Produkte ebenfalls rein und verbrennen ruß- sowie schadstoffarm.

Die Kraftstoffsynthese ist so effektiv, dass Technik und Reaktoren in einen transportablen Seecontainer passen. Integriert in einem Anlagenverbund lässt sich die komplette Wertschöpfungskette von Sonnenenergie, Wasser und Luft bis zum Produkt an einem Standort einsetzen. Mehrere Projekte untersuchen derzeit mögliche Anlagenverbünde und die notwendige Infrastruktur. Ziel der Forschung ist es, Transport, Speicherung und Nutzung von Strom zu verbessern und damit die Energiewende zu unterstützen.

Wie die Kraftstoffsynthese im Detail abläuft und in welchen Projekten und Anlagenverbünden sie derzeit getestet wird, steht in der November-Ausgabe der „Nachrichten aus der Chemie“. Die Chemieingenieure Peter Pfeifer, Manuel Selinsek und Tim Böltken erklären in ihrem Beitrag Ablauf, Effizienz und Potenzial der neuen Kraftstoffsynthese und stellen aktuelle Testprojekte vor.


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