Robert Klatt
Ein neuer Syntheseweg ermöglicht es aus Zellulose Bio-Kerosin zu erzeugen, das eine höhere Energiedichte als herkömmliches Kerosin als Erdöl hat. Aktuell benötigt die Herstellung des CO2-neutralen Treibstoffs allerdings noch das giftige Lösungsmittel Dichlormethan.
Dalian (China). CO2-Emissionen durch den Luftverkehr gehören zu den größten Beschleunigern des Klimawandels. Obwohl das Wachstum der Flugzeugstarts im letzten Jahr leicht zurückgegangen ist, sind allein im Juli 2019 rund 3,4 Millionen Starts erfolgt. Um die Auswirkungen des wohl sobald nicht geringer werdenden Luftverkehrs zu reduzieren forschen Wissenschaftlern deshalb an verschiedenen Ansätzen, die das Fliegen klimafreundlicher machen sollen. Erfolg gab es zuletzt unter anderem beim SUN-to-LIQUID Projekt, das Kerosin aus Wasser und CO2 unter Zuhilfenahme der Sonnenenergie erzeugt, sowie bei der Entwicklung eines gentechnisch veränderten Zuckerrohrs, das bei der Erzeugung von Bio-Kerosin den Ertrag von Soja deutlich übertrifft.
Nun haben chinesische Wissenschaftler einen Ansatz vorgestellt mit dem Bio-Kerosin mithilfe eines neu entwickelten Synthesewegs auf pflanzlichen Abfällen produziert werden kann. Genutzt werden können dafür Materialien wie Stroh, Sägemehl oder Maisstängeln.
Laut den Wissenschaftlern soll der von ihnen entwickelte Syntheseweg Bio-Kerosin erzeugen, der die Energiedichte von herkömmlichem Kerosin, das aus Erdöl hergestellt wird, deutlich übertrifft. Aktuell verfügbares Bio-Kerosin wird zwar von einigen Fluggesellschaften bereits als Drop-In-Treibstoff zum herkömmlichen Kerosin beigemischt, kann dieses aber aufgrund des zwei bis dreifach so hohen Preis aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht ersetzen. Durch eine Erhöhung der Energiedichte des Bio-Kerosins wäre in Zukunft nicht nur CO2-neutrales Fliegen möglich, sondern der Treibstoff wäre auch wirtschaftlich für die Airlines eine sinnvolle Alternative.
Ning Li vom Dalian Institut für chemische Physik in China erklärt, dass „der Einsatz von hochdichtem Flugzeug-Kraftstoff die Reichweite und Nutzlast eines Flugzeugs erheblich erhöhen kann, ohne dass dafür größere Tanks benötigt werden.“ Bisher fehlte für die Herstellung der Polycycloalkane aus Zellulose allerdings noch der nötige Syntheseweg.
Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Joule publiziert haben erzeugt ihr Syntheseweg aus Zellulose, die in Pflanzenabfällen vorhanden ist, ringförmige für Treibstoff typsiche Kohlenwasserstoffe. Dazu wird die Zellulose aus den Pflanzenteilen gelöst und dann mithilfe Dichlormethan umgewandelt. Das Resultat des ersten Schritts ist eine 2,5-Hexanedion Verbindung. Der Wirkungsgrad der Reaktion liegt bei normalem Druck und Temperatur bei über 70 Prozent. Anschließend werden aus dem 2,5-Hexanedion durch eine Reaktion mit Wasserstoff längere Ketten erzeugt. Verschiedene Katalysatoren erzeugen so Polycycloalkane mit zwölf bis 18 Kohlenstoffatomen.
Wirklich umweltfreundlich ist der so erzeugte Treibstoff allerdings noch nicht. Dies liegt daran, dass für die Umwandlung der Zellulose das giftige Lösungsmittel Dichlormethan eingesetzt wird. Die Forscher versuchen aus diesem Grund ein nachhaltiges Lösungsmittel zu entwickeln, dass Dichlormethan bei der Hydrogenolyse überflüssig machen kann.
Joule, doi: 10.1016/j.joule.2019.02.005
