Energie

Bio-Sprit für die USA

Ein neues Konzept zur Umwandlung von Biomasse zu Sprit haben US-Forscher vorgestellt. Es könne das US-Transportsystem unabhängig von Erdöl machen. Die Biomasse soll unter massivem Einsatz von zusätzlichem Wasserstoff in Treibstoff umgewandelt werden.

Foto: Toni / Bildagentur Huber

Es könne das US-Transportsystem unabhängig von Erdöl machen, schreibt das Team in den „Abhandlungen der US-Akademie der Wissenschaften“ (PNAS).

Mobilität ist das Kennzeichen der modernen Gesellschaft – und ihr Fluch. Denn die Beweglichkeit wird teuer erkauft. Rund 40 Prozent des Erdölkonsums gehen auf das Konto des Transports. Angesichts der begrenzten Ölreserven schlittert die Welt daher in eine Krise. Alle Alternativen zum klassischen Sprit – von Wasserstoff bis Methanol – kämpfen jedoch (noch) mit technischen Schwierigkeiten, rentabel sind sie ebenfalls nicht.

Die Chemieingenieure von der Purdue-Universität in West Lafayette (Indiana) schlagen nun den massiven Einsatz von Biotreibstoffen vor. Sie wissen natürlich auch, dass es für die derzeitigen Produktionsmethoden gar nicht genug Anbaufläche für Biomasse gibt. In ihrem Aufsatz in PNAS rechnen sie selbst vor, dass man 58 Prozent der US-Fläche bräuchte, um den kompletten Transportsektor des Landes mit Biotreibstoff zu versorgen. Derzeit werden nur knapp 20 Prozent des US-Territoriums überhaupt für Ackerbau genutzt.

Daher schlagen sie eine andere Art der Biosprit-Produktion vor: eine Wasserstoffwirtschaft mit Biosprit als Speichermedium für den flüchtigen Wasserstoff. Die Biomasse soll unter massivem Einsatz von zusätzlichem Wasserstoff in Treibstoff umgewandelt werden. Die Autoren schreiben, man könne den Kohlenstoff aus der Biomasse zu 100 statt nur zu knapp 40 Prozent in Treibstoffe umwandeln. Denn Kohlenstoff, der bei dem Prozess nicht in Treibstoff, sondern in das Klimagas Kohlendioxid umgewandelt wurde, solle abgeschieden und wieder in den Prozess rückgespeist werden.

„Dieses Recycling von Kohlendioxid und auch die Einspritzung des zusätzlichen Wasserstoffs sind bislang noch nicht erprobt und müssen experimentell nachgewiesen werden“, erklärt Professor Rakesh Agrawal von der Purdue-Universität. Das zentrale Element der Produktionsanlage müsste daher erst noch komplett entwickelt und erprobt werden. Die wirkliche Achillesferse scheint allerdings der hohe Wasserstoffbedarf zu sein. „Die Kosten für die Erzeugung von regenerativem Wasserstoff sind außerordentlich hoch, sodass sich die Kraftstoffkosten der bereits jetzt sehr teuren biomassebasierten Synthesekraftstoffe noch weiter deutlich erhöhen würden“, kritisiert daher Professor Bernd Meyer, Chemieingenieur an der TU Freiberg. Die Autoren kalkulieren allein für den US-Treibstoffbedarf mindestens 240 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr. Zum Vergleich: Die Jahresweltproduktion beträgt zurzeit nur ungefähr 50 Millionen Tonnen.

Dieses Problem haben auch die Autoren erkannt und wollen daher die Wasserstoffproduktion nicht nur mit regenerativen Energiequellen, sondern auch mit Kernkraft betreiben. „Wir müssen die Wasserstoffkosten durch Forschungsanstrengungen herunterdrücken, sonst werden die Produktionskosten insgesamt zu hoch bleiben“, gibt Agrawal zu.

Tatsächlich denken die USA und andere Kernenergie nutzende Staaten an die Entwicklung von neuartigen Hochtemperaturreaktoren zur Wasserstoffproduktion. Doch diese Reaktoren der vierten Generation werden frühestens 2030 zur Verfügung stehen. Den US-Chemieingenieur ficht das nicht an. Schließlich könne man so die Biomasse für den Treibstoffverbrauch der USA auf 920.000 Quadratkilometern anbauen – knapp die Hälfte des derzeitigen Ackerlandes.