Zürcher Forscher machen Treibstoff aus Sonne und Luft

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Die ETH Zürich macht flüssigen Treibstoff aus Sonne und Luft. Was erstmal unglaublich klingt, wird in Zürich zum ersten Mal unter realen Bedingungen demonstriert. Die neue Technologie könnte für eine nachhaltige Luftfahrt und Schifffahrt von größter Bedeutung sein.

Wie die solare Herstellung von CO2-neutralen Treibstoffen funktioniert

Kurz zusammengefasst stellen die Zürcher Forscher aus Luft und Sonne synthetische Treibstoffe her. Diese setzen bei ihrer Verbrennung nur so viel CO2 frei, wie der Luft bei der Herstellung entzogen wurde. Solche CO2-neutralen Treibstoffe werden dringend für den Luft- und Schiffsverkehr benötigt.

Die solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach der ETH Zürich. Im Detail funktioniert sie so: Sie entzieht der Umgebungsluft Wasser und CO2, die mithilfe von Sonnenlicht aufgespalten werden. Das erreichen die Forschenden mit einer patentierten porösen Struktur aus Ceriumoxid im Inneren der Anlage. Dort wird über gebündelte Sonnenstrahlen bei 1.500 Grad Celsius eine thermochemische Reaktion ausgelöst. Nach der Aufspaltung bleibt Synthesegas übrig, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dieses Gas lässt sich zu Benzin oder Kerosin verflüssigen, womit sich Fahrzeuge oder Flugzeuge direkt betanken lassen.

Größere Tests laufen bereits in Spanien

„Mit dieser Anlage beweisen wir, dass die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert“, sagte Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich. Er hat die Technologie zusammen mit seiner Forschungsgruppe entwickelt. Die Mini-Anlage in Zürich kann zwar nur einen Deziliter Treibstoff pro Tag herstellen. Sie zeigt jedoch, dass die Technologie selbst unter den klimatischen Verhältnissen in Zürich funktioniert.

Die Forschungsgruppe testet das Verfahren aber bereits in größerem Maßstab, nämlich in der Nähe von Madrid im Rahmen des EU-Projektes Sun-to-Liquid. Dort befinden sich 169 bewegliche Spiegel auf einer Fläche von knapp zwei Tennisplätzen und bündeln Sonnenlicht auf einen Turm. Der dort befindliche Reaktor ist das „Herzstück“ des Projektes der ETH. Er soll zeigen, dass die Technologie auch in großem Maßstab funktioniert.

Verschiedene Spin-offs arbeiten an der Kommerzialisierung

Als nächstes wollen die Wissenschaftler das Ganze auf industrielle Größe übertragen. Sie schätzen, dass eine Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche jeden Tag 20.000 Liter Kerosin produzieren könnte. Das bedeutet, dass eine Anlage auf der Fläche der Schweiz oder eines Drittels der kalifornischen Mojave-Wüste theoretisch den Kerosin-Bedarf der kompletten Luftfahrt decken könnte.

Aus der Forschung an der ETH sind bereits zwei Spin-Offs hervorgegangen. Das 2010 gegründete Spin-Off Climeworks konzentriert sich darauf, die Technologie zur Abscheidung von CO2 aus der Luft zu kommerzialisieren. Das zweite Spin-Off Synhelion gibt es seit 2016. Es will das Herstellungsverfahren für solare Treibstoffe reif für die Industrie und kommerziell nutzbar machen. Das teuerste an der Anlage sind die Spiegel, die sogenannten Heliostaten. Je effizienter die Anlage jedoch arbeitet, desto kleiner kann die Spiegelfläche ausfallen.

Kerosinsteuer könnte solare Treibstoffe wettbewerbsfähig machen

Das senkt die Kosten, denn heute ist das solare Kerosin etwa doppelt so teuer wie das aus fossiler Herstellung. Während die Effizienzgrad der Anlage aktuell bei 6 Prozent liegt, sind 20 bis 25 Prozent nötig, damit ein konkurrenzfähiges Produkt entsteht. Allerdings setzen die Forschenden hier darauf, dass fossiles Kerosin künftig – anders als heute – besteuert wird. Dann würde solares Kerosin attraktiver.

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