Robert Klatt
Das SUN-to-LIQUID hat erfolgreich eine Demonstrationsanlage in Betrieb genommen, die aus Luft per Sonnenenergie Kerosin erzeugt. Eine ein Quadratkilometer große Anlage könnte pro Tag 20.000 Liter Kerosin erzeugen. Gleichzeitig wird auch die Klimabilanz verbessert, da der Prozess CO2 aus der Atmosphäre filtert.
Zürich (Schweiz). Wissenschaftler des SUN-to-LIQUID Projekts, an dem neben der ETH Zürich auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt ist, haben mit einer Demonstrationsanlage auf einem Gebäude der ETH Zürich belegt, dass eine solare Raffinerie aus Sonnenlicht und Luft ein energiereiches Synthesegas erzeugen kann. Die Raffinerie nutzt dazu Wasser und CO2, das aus der Luft gefiltert wird und anschließend durch eine thermochemischen Prozesskette in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt wird. Aus dem so erzeugten Synthesegas lässt sich dann Kerosin produzieren mit dem Flugzeuge angetrieben werden können.
Laut Aldo Steinfeld, Projektleiter von der ETH Zürich beweist die Anlage, dass „die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert.“ Ähnliche Ansätze wurden zwar bereits zuvor zum Beispiel von Wissenschaftlern des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vorgestellt, die mithilfe einer modifizierten Klimaanlage aus CO2 Wasserstoff erzeugen wollen, das SUN-to-LIQUID Projekt hat allerdings als erstes bewiesen, dass die gesamte thermochemische Prozesskette unter realen Bedingungen funktioniert. Die kleine Demonstrationsanlage in relativ sonnenarmen Zürich erzeugt Synthesegas, das ausreicht um daraus täglich ein Deziliter Kerosin herzustellen.
Um aus Luft solares Kerosin zu erzeugen, nutzt die neue Anlage drei thermochemische Umwandlungsprozesse. Im ersten Schritt filtert die Sun-to-Liquid-Technologie aus der Umgebungsluft mithilfe eines chemischen Adsorption-Desorption-Prozesses CO2 und Wasser heraus. Die dafür notwendige Hitze wird über einen Parabolspiegel erzeugt, der das Licht der Sonne um das 3.000-Fache konzentriert und damit im Reaktor eine Temperatur von 1.500 Grad Celsius erzeugt.
Anschließend erfolgt im Inneren des Reaktors, der über eine keramische Oberfläche aus Ceriumoxid verfügt, ein zweistufiger Prozess. Im Redox-Zyklus wird das Wasser und CO2 gespalten und das Synthesegas erzeugt, aus dem später das Kerosin hergestellt wird. Die Herstellung des energiereichen Flüssigtreibstoffs erfolgt per Fischer-Tropsch-Synthese, die aus dem Kohlenmonoxid und Wasserstoff Kerosin erzeugt.
Wie Steinfeld erklärt nutzt „das thermochemische Verfahren das gesamte Sonnenspektrum.“ Denk der „hohen Temperaturen ist somit eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und einen hoher Wirkungsgrad“ möglich.
Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler, nachdem die Anlage in Zürich die Funktionsfähigkeit bewiesen hat, einen wesentlich größeren Solarreaktor in der Nähe von Madrid bauen. Das Ziel ist dabei eine industriell nutzbare Anlage zu errichten, die mit herkömmlicher Kerosinerzeugung konkurrenzfähig ist.
Berechnungen kamen zu dem Ergebnis, dass eine Solaranlage mit einem Quadratkilometer Fläche pro Tag etwa 20.000 Liter Kerosin erzeugen kann. Eine Anlage, die ein Drittel der Mojave-Wüste bedeckt, könnte damit den Kerosinbedarf aller existieren Flugzeuge decken, ohne dass weiteres Erdöl dafür gefördert werden muss. Gleichzeitig erhoffen sich die Wissenschaftler auch eine Einschränkung des Klimawandels, da das von ihnen produzierte Kerosin zwar bei der Verbrennung CO2 erzeugt, dieses durch die Anlagen aber wieder aus der Atmosphäre der Erde entfernt wird.
