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Alternative Flugtreibstoffe

Erstellt am: 29.02.2008 | Stand des Wissens: 23.02.2017
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Derzeit basieren nahezu 100 Prozent der eingesetzten Flugtreibstoffe, zum Beispiel Jet-A und JP-8, auf dem Rohöl Petroleum. Diese natürliche Ressource ist jedoch nicht unbegrenzt verfügbar und führt zu dramatischen Engpässen bei der Treibstoffproduktion, wenn keine Alternativen gefunden werden. Kurzfristig könnten synthetische Treibstoffe (Synjets) aus Kohle und Erdgas hergestellt und eingesetzt werden.


Ein 50/50 Prozent Gemisch von Synjet und Jet-A (Sasol) wird derzeit in Südafrika erfolgreich eingesetzt. Darüber hinaus laufen seit kurzem praktische Tests der United States Air Force (USAF) an einer B-52, welche ein 50/50 Gemisch von Synjet und JP-8 verwendet. Der große Nachteil der Synjets besteht in der zusätzlich anfallenden CO2-Emissionsmenge.

Mittelfristig könnten daher Biofuels mit einem ausgeglichenen CO2-Haushalt zum Einsatz kommen. Ein bereits bestehender Trend ist der Anbau von Sojabohnen. Unglücklicher Weise wurden bereits mehrere 100.000 km2 tropischer Regenwald zur Gewinnung von Ackerland und Anbaufläche abgeholzt. Die Verbrennung dieses Holzes und die geringere Waldfläche verstärken den Treibhauseffekt zusätzlich.

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Abb. 1: Prozentuale und flächenspezifische Darstellung der bereits gerodeten Waldfläche in Regionen Nordbrasiliens [Dagga]

Dabei könnte jede Region der Erde ihre ganz eigene Lösung zur Herstellung von Biofuels finden. Eine nachhaltige Lösung ist die Ernte von Palmennüssen des brasilianischen Palmenbaums 'Babassu'. Der Anbau solcher Palmen würde die Abholzung der Regenwälder durch Aufforstung begrenzen.

Viele Länder, darunter auch Deutschland, sind nicht in der Lage, genügend Pflanzen zur Biofuel Produktion anzubauen. Deutschland hat etwa 34 Prozent anbaufähige Fläche. Um beispielsweise den Dieselkraftstoff mit Biofuels zu ersetzen (etwa 56 Mio t) bedarf es einer 4-mal größeren Anbaufläche. Zudem müssten sämtliche bestehenden Kornfelder durch Rapsanbau ersetzt werden, was unweigerlich zu Lebensmittelversorgungsengpässen führen würde.

Abb. 2: Biofluel Produktion in Deutschland [Dagg]

Zukünftige Biotreibstoffe werden auch von ganz anderen Quellen abstammen.
Beispielsweise könnte relativ einfach aus Zellulose Äthanol gewonnen werden. Zellulosehaltige Pflanzen, die einfach zu züchten sind wären Schilf oder große Grasarten bzw. Zuckerrohr. Ein Hektar Schilf entspricht etwa 500 Gallonen Äthanol, während ein Hektar Sojapflanzen ungefähr 60 Gallonen Biofuel erträgt.

Eine weitere Möglichkeit der Ölgewinnung aus Algen untersucht das amerikanische Department of Energy.
Demnach sollen etwa 10 bis 20.000 Gallonen pro Hektar und Jahr gewonnen werden. Mit einer solch hohen Produktionsrate könnten die Algen 150- bis 300-mal mehr Öl bereitstellen als die Sojabohnen.

Eine weitere, langfristige Lösung stellen die enormen Vorkommen Methangas in Form von Methanhydrat dar. Diese natürlichen Hydrate sind derzeit stabil in Permafrostböden bzw. in Schichten tief unter dem Ozean gelagert. Die weltweiten konventionellen Vorkommen an Methan liegen etwa bei 3 x 1011 m3, während sich der Vorrat an Methanhydrat auf etwa 2 x 1013 m3 beläuft.

Zwei Aspekte müssen jedoch im Vorfeld geklärt werden:
1. Wie kann man dieses Methanhydrat abbauen?
2. Muss man es in Zukunft sogar abbauen?

Der zweite Punkt ist auf die globale Erwärmung ausgerichtet. Das gefrorene und stabile Hydrat könnte bei Erwärmung instabil und freigesetzt werden. Das Methangas wäre unter diesen Umständen ein weitaus gefährlicheres Treibhausgas, als es CO2 ist.
Glossar
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Auswirkungen herkömmlicher Luftverkehrskraftstoffe & Entwicklung alternativer Flugtreibstoffe (Stand des Wissens: 23.02.2017)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?355970
Literatur
[Harra] Harrison, W. The Drivers for Alternative Fuels, 2006/01
Weiterführende Literatur
[Shee] Sheehan, John A look back at the U.S. Department of Energy's Aquatic Species Program - Biodiesel from Algae, 1998/07
[Dagga] Daggett, D., Hendricks, R., Walther, R., Corporan, E. Alternate Fuels for use in Commercial Aircraft, 2005
[Dagg] Daggett, D., Hadaller, O., Hendricks, R., Walther, R. Alternative Fuels and Their Potential Impact on Aviation, 2006
Glossar
CH4 = Methan. Es ist ein farbloses, geruchloses und leicht brennbares Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Als Erdgas dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge. Methan gehört zu den klimarelevanten Treibhausgasen. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung. (Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan.) Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts, wobei es ein 20- bis 30-mal wirksameres Treibhausgas als CO2 ist. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück.
CO
= Kohlenstoffmonoxid. CO ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und gehört damit neben Kohlenstoffdioxid zur Gruppe der Kohlenstoffoxide. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Kohlenstoffmonoxid beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Schon kleine Mengen dieses Atemgiftes haben Auswirkungen auf das Zentralnervensystem.
Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet. Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kfz-Verkehr.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?254101

Gedruckt am Samstag, 20. August 2022 07:40:14