PlasmaFuel

Diesel und Kerosin aus Luft, Wind und Wasser

Robert Klatt

Das Projekt PlasmaFuel erzeugt aus CO2 und Wasserstoff klimaneutrale Kraftstoffe, die in herkömmlichen Schiffs- und Flugzeugmotoren genutzt werden können.

Stuttgart (Deutschland). Der Verkehr verursacht in der Europäischen Union (EU) laut Daten des Europäischen Parlaments (EP) fast 30 Prozent der gesamten CO2-Emissionen. Neben neuen Transportsystemen wie dem Hyperloop des Start-ups Hardt sollen vor allen alternative Antriebe Verbrennungsmotoren ersetzen und dadurch die Emissionen reduzieren. Während dies bei Autos bereits ausgezeichnet funktioniert, ist eine Umrüstung von Flugzeugen und großen Containerschiffen noch nicht möglich.

Die Forschung sucht deshalb als „Zwischenlösung“ nach sauberen Kraftstoffen. Nun haben Wissenschaftler der Universität Stuttgart und Universität Bayreuth im Rahmen des Forschungsprojekts PlasmaFuel eine Möglichkeit zur Herstellung von synthetischem Diesel und Kerosin vorgestellt.

Kohlenstoffdioxid wird Kraftstoff

Als Ausgangsmaterial des E-Fuel dient Kohlendioxid, das aus der Luft oder aus Industrieabgasen gefiltert werden soll. Dank neuer Materialien ist inzwischen auch eine effektive Abscheidung von CO2 aus feuchten Abgasen möglich, die bei Kraftwerken und Industrieanlagen häufig auftreten.

Dann wird das Kohlendioxid (CO2) mithilfe eines Plasmareaktors in Sauerstoff (O2) und Kohlenstoffmonoxid (CO) gespalten. Als Basis des Reaktors dient ein Plasmaverfahren des Unternehmens MCT Transformatoren GmbH, das eigentlich zur Luftreinigung von Großküchen und Aufenthaltsräume verwendet wird. Am Institut für Photovoltaik (ipv) der Universität Stuttgart wurde diese Technologie zum sogenannten Dielectric Barrier Discharge (DBD)-Plasmareaktor weiterentwickelt.

Neue Gasdiffusionselektrode (GDE) bietet hohen Wirkungsgrad

Eine neu entwickelte Gasdiffusionselektrode (GDE) des Instituts für Photovoltaik (ipv)  ermöglicht anschließend die Extraktion des hochreaktiven Sauerstoffs. Dank der neuen Technologie ist dies die elektrochemische Abtrennung des Sauerstoffs bei niedrigeren Temperaturen und Umgebungsdruck mit einem hohen Wirkungsgrad möglich. Der hohe Energiebedarf dieser Schritte soll ausschließlich durch Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden.

E-Fuel ersetzt konventionelle Erdölprodukte

Im letzten Produktionsschritt werden aus dem Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff mithilfe eines Fischer-Tropsch-Reaktors Kohlenwasserstoffketten wie Diesel oder Kerosin synthetisiert. Die so erzeugten E-Fuels können konventionelle Erdölprodukte in Flugzeug- und Schiffsmotoren ohne technische Umrüstung ersetzten.

PlasmaFuel stabilisiert das Stromnetz

In Zukunft soll PlasmaFuel nicht nur klimaneutrale E-Fuels erzeugen, sondern auch das Stromnetz stabilisieren. Dies ist möglich, weil der Prozess mit Überschussenergien, die bei der Erzeugung von Solar- und Windenergie häufig anfallen, betrieben wird. Eine Treibstofffabrik im industriellen Ausmaß könnte demnach immer dann laufen, wenn mehr Strom erzeugt wird, als andere Verbraucher aktuell benötigen. Derzeit wird die dafür nötige Echtzeitsteuerung unter Laborbedingungen entwickelt.

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