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Treibstoff der Zukunft  Technik: Treibstoff der Zukunft

Neues für den Tank



Der VW-Skandal um getürkte Abgaswerte hat auch wieder die Umweltbelastung durch fossile Brennstoffe in den Focus gerückt. Bleibt die Frage: Welchem Treibstoff gehört die Zukunft?

 
 Treibstoff der Zukunft
  
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Momentan herrscht Ruhe an der Zapfsäule. Die Autofahrer freuen sich über den relativ niedrigen Benzinpreis. Sollten die Sanktionen gegen den Iran langfristig gelockert werden, dürfte der Preis für ein Barrel Rohöl noch weiter purzeln, da weiteres Erdöl auf den Markt kommen wird. Momentan kosten 159 Liter des schwarzen Goldes weniger als 50 Dollar. Zu den Hochzeiten riefen die Händler über 100 Dollar für diese Menge auf.

Die Gründe für den Preisverfall sind vielfältig: Die USA, eines der energiehungrigsten Länder dieser Erde, versucht mit der umstrittenen Fracking-Methode die Erdöl- und Gastanks zu füllen. Außerdem verliert die chinesische Wirtschaft an Fahrt und benötigt weniger Energie und letztlich verbrauchen die mit Benzin betriebenen Verkehrsmittel mittlerweile signifikant weniger Treibstoff.

Doch irgendwann werden die Ressourcen zur Neige gehen. Deswegen forschen die Ölunternehmen eifrig, wie man in Zukunft die Benzinversorgung sicherstellen kann. Wir beleuchten die verschiedenen Methoden.

Gas to Liquids (GTL) - Bei diesem chemischen Prozess wird Erdgas mit Sauerstoff und Wasserstoff angereichert. Das Resultat dieser chemischen Reaktion ist ein Gas, das aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) besteht. Der nächste Schritt der Herstellung des synthetischen Treibstoffs ist die Fischer-Tropsch-Synthese. Bei diesem Verfahren wird das Synthesegas zunächst durch spezielle Katalysatoren in wachsartige Paraffine und langkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Spaltet man diese beiden Stoffe durch "Cracken" und Isomerisierung auf, entstehen flüssige, biologisch abbaubare und schwefelfreie Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Dieselkraftstoff oder Kerosin. Wie man an dem Herstellungsvorgang schon erkennen kann, ist die Produktion des künstlichen Benzins sehr aufwendig.

Coal to Liquid (CTL) - Bei der Kohleverflüssigung spielt, wie bei vielen anderen synthetischen Treibstoffen, die Fischer-Tropsch-Synthese, die 1925 entwickelt wurde, eine zentrale Rolle. Eine weitere Möglichkeit, aus Kohle Treibstoff zu erlangen, ist das Bergius-Pier-Verfahren, das in Deutschland während des Zweiten Weltkriegs eingesetzt wurde. Aufgrund des aufwendigen und energiereichen Aufwands ist diese Variante momentan nicht mehr rentabel. Allerdings gibt es Weiterentwicklungen, wie das Consol-Verfahren, bei dem aschefreie Kohle, mit einem Kohlenstoffanteil von mindestens 80 Prozent, zusammen mit Wasser und Wasserstoff zu Benzin, Koks und Teer umgewandelt wird. Allerdings ist die CO2-Bilanz bei dieser Herstellungsmethode nach wie vor ziemlich ungünstig.

Biomass to Liquid (BTL) - Bei diesem Verfahren wird aus Holzschnipseln oder Stroh durch eine komplizierte chemische Reaktion unter großem Druck flüssiger Kraftstoff erzeugt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt ein Pilotprojekt, bei dem aus Stroh durch die Beigabe von Enzymen und Mikroorganismen Bioethanol entsteht. Aus 4.500 Tonnen Stroh werden so rund 1.000 Liter Kraftstoff. Auch große Energiekonzerne wie Shell forschen an der Möglichkeit, diesen "grünen" Ottokraftstoff herzustellen. Zur Herstellung von Bio-Methan wird Gülle oder speziell gezüchteter Energiemais in riesigen Bioreaktoren mit Hilfe von Bakterien zersetzt. Daraus entsteht das Biogas Methan, das in Biokraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt werden kann, was bei der Elektromobilität hilft.

DME (Dimethylether) - Bei den Bio-Kraftstoffen forschen die Wissenschaftler noch nach weiteren Alternativen. Ein zunächst vielversprechender Ansatz war das DME (Dimethylether), das bisher hauptsächlich als Treibmittel in Spraydosen zum Einsatz gekommen ist. Grundsätzlich eignet sich DME durch eine niedrige Selbstentzündungstemperatur und eine hohe Cetanzahl (55 bis 60) auch als Kraftstoff für Dieselmotoren. Da dieser Treibstoff "besser", weil vollständiger verbrennt als herkömmlicher Diesel, lassen sich nach Angaben von Wissenschaftlern die Kohlendioxidemissionen um bis zu 95 Prozent senken. Allerdings müssen bei diesem Kraftstoff, genauso, wie bei anderen Treibstoffen auch, die Motoren für den neuen "Saft" modifiziert werden. Zum Beispiel ist DME bei normaler Temperatur ein Gas. Das bedeutet, dass es unter Druck gesetzt werden muss, um es in flüssiger Form in die Kraftstofftanks des Lkw zu bekommen. Das kostet natürlich Geld und bedeutet technischen Aufwand.

Oxymethylenether (OME1) - Um die Handhabung des Bio-Treibstoffs zu erleichtern, setzt man auf Varianten, die bereits flüssig vorliegen. Eine davon ist Oxymethylenether (OME1), das mit dem DME eng verwandt ist. OME ist zwar flüssig, hat aber eine relativ geringe Cetan-Zahl von 38. Hier helfen Zusätze, die das OME in den Dieselkraftstoff OME1a (mit einer Cetan Zahl von 48) umwandeln. Da das OME im Vergleich um DME noch mehr Sauerstoff enthält, gehen die Wissenschaftler davon aus, das bei der Verbrennung noch weniger Partikel anfallen.

Die Krux bei diesen Bio-Treibstoffen kennt jeder, der mit Erdgas fährt: Da sie weniger Energie als normaler Diesel enthalten, wird ein größeres Tankvolumen benötigt, um die gleiche Reichweite zu schaffen. Außerdem sind noch Tests nötig, um das Verhalten dieser Treibstoffe bei Kälte oder extremer Hitze zu bestimmen. Zwar wurden an der TU München bereits erste erfolgreiche Versuche mit Einzylinder-Dieselmotoren durchgeführt, aber bis dieser grüne Sprit in unseren Tanks hin und her schwappt, werden noch einige Jahre ins Land gehen.

DMC (Dimethylcarbonat) - Auch an Bio-Benzin für Otto-Motoren wird getüftelt. Die Basis des DMC (Dimethylcarbonat) ist ebenfalls Methanol. Ein Vorteil des DMC, das als Zusatz zu Ottokraftstoffen dienen könnte, ist, dass es nicht giftig ist. DMC besitzt eine Reihe günstiger Eigenschaften, darunter die Erhöhung der Klopffestigkeit, des Wirkungsgrades, der Verbrennungsstabilität und der Absenkung der Emissionen. Erste Versuche bei Kraftstoffen mit zu 20 Prozent DMC-Anteil haben diese Annahmen bekräftigt.

Fracking - Die wohl umstrittenste Methode Gas und Öl zu fördern. Beim Fracking (engl: to fracture = brechen) werden Gesteinsschichten mit Hilfe von Wasser und Chemikalien aufgebrochen und das darin gebundene Gas beziehungsweise Erdöl herausgelöst. Allerdings lehnen viele Experten diese Art der Gas- beziehungsweise Erdöl-Fördermethode wegen der hohen Belastungen der Umwelt ab.

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