Perspektiven: Wiederverwendung von Kohlendioxid als Biokraftstoff

Das Recycling der in enormen Mengen in die Atmosphäre ausgestoßenen CO2-Mengen ist unglaublich schwierig, doch viele Wissenschaftler halten es für nicht nur lohnenswert, sondern sogar für notwendig. Die Bedrohung des Planeten durch den Klimawandel ist so groß, dass sie behaupten, das Problem ohne diese Technologien nicht bewältigen zu können.

Die Idee, das in Kohlekraftwerken und anderen Quellen erzeugte Kohlendioxid abzuscheiden und unterirdisch zu speichern, hat bereits an Zugkraft gewonnen; mehrere Pilotprojekte sind bereits in Betrieb oder in Vorbereitung.

Der Vorschlag, Kohlendioxid wiederzuverwenden, war bisher weniger erfolgreich: Obwohl die Wissenschaft seit langem weiß, dass sich Kraftstoff durch die Mischung von Kohlenstoff und Wasserstoff herstellen lässt, schreckt der hohe Energieaufwand dieses Prozesses viele ab. „Es gibt nichts umsonst“, sagt Hans Ziock vom Los Alamos National Laboratory (USA). „Hinzu kommt, dass die Produktion nie hundertprozentig effizient ist, sodass man am Ende mehr Energie einsetzt, als man herausbekommt.“ Aufgrund dieses Energiefluchs, so Ziock, sei es sinnvoller, Kraftstoff aus Öl zu verwenden. „Wenn die Natur ihn uns kostenlos zur Verfügung gestellt hat, warum sollten wir ihn nicht nutzen?“, schlussfolgert der Experte.

Doch die Ölreserven gehen zur Neige. Man muss in tiefen Gewässern bohren, Ölsande fördern und die Arktis im Blick behalten. Ist es Zeit für eine Alternative? Für die USA wäre die Kohlendioxid-Verarbeitung zwar ein guter Weg, um von der Ölförderung loszukommen, doch für den Klimaschutz sei sie nutzlos, betont Herr Ziok, solange der Prozess nicht energieeffizienter sei.

Glücklicherweise gibt es auch auf diesem Gebiet Pioniere. Ihrer Meinung nach ist die Technologie zwar noch nicht perfekt, aber sie existiert bereits. Es ist möglich, nicht nur die Emissionen von Kraftwerken oder Autos zu erfassen, sondern Kohlendioxid direkt aus der Luft zu extrahieren. „Sie sagen: ‚Komprimieren und vergraben!‘ Und wir sagen: ‚Nein, gebt es uns, und wir machen Benzin daraus!‘“, so Byron Elton, CEO von Carbon Sciences aus Santa Barbara. „Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der Wasser und Kohlendioxid die Brennstoffquellen sind!“, ruft Peter Eisenberger, Gründer des Earth Institute an der Columbia University (USA) und einer der Gründer von Global Thermostat.

Eine Möglichkeit, das Problem zu lösen, ist die Nutzung von Solarenergie. Ellen Stechel und ihre Kollegen vom Sandia National Laboratory (USA) entwickeln eine hocheffiziente chemische Wärmekraftmaschine, die mit konzentrierter Sonnenenergie betrieben wird. Tatsächlich stammt alle Energie (auch die in Kohlenwasserstoffen enthaltene) von der Sonne. Warum also nicht versuchen, die Natur immer wieder nachzuahmen?

Forscher haben den Prototyp eines Solarreaktors entwickelt. Es handelt sich um eine riesige Anordnung von Spiegeln, die das Sonnenlicht zu einem starken Strahl bündeln, der auf Metalloxidringe gerichtet ist. Die Ringe rotieren, erhitzen sich auf 1.400 °C und kühlen anschließend auf 1.100 °C ab. Ihnen wird Kohlendioxid oder Wasser zugeführt. Bei hohen Temperaturen geben die Ringe Sauerstoff ab, bei relativ niedrigen Temperaturen hingegen nehmen sie ihn auf. Das Ergebnis sind Kohlenmonoxid oder Wasserstoff – Bestandteile des Kohlenwasserstoffbrennstoffs.

Der Prototyp hat eine Fläche von etwa 20 Quadratmetern und versorgt einen Reaktor von der Größe eines Bierfasses. Um das Äquivalent von einer Million Barrel Öl pro Tag in Form von Sonnenlicht zu sammeln, wären 121.400 Hektar Spiegelfläche (größer als die Fläche Moskaus) erforderlich. In Klammern ist zu beachten, dass weltweit täglich etwa 86 Millionen Barrel flüssige Brennstoffe, einschließlich Biokraftstoffe, verbraucht werden.

Das bereits erwähnte Unternehmen Carbon Sciences mischt Kohlendioxid mit Erdgas (oder Methan als dessen Hauptbestandteil) in Gegenwart eines Metallkatalysators. Dieser besteht Berichten zufolge aus den gängigen Metallen Nickel und Kobalt unter Beteiligung von Aluminium und Magnesium. Die Umwandlung des entstehenden synthetischen Gases in Kraftstoff ist bereits eine etablierte Technologie. Der Unterschied zum Ansatz von Carbon Sciences besteht darin, dass er trocken erfolgt. Das Unternehmen arbeitet bereits an der ersten Charge Dieselkraftstoff.

Es ist wichtig zu beachten, dass einige der Kohlenwasserstoffe in diesem Prozess aus Erdgas stammen. Andere, wie beispielsweise das britische Unternehmen Air Fuel Synthesis, versuchen, dasselbe ohne Methan und mit Windkraft zu erreichen. Das Ziel ist ein Liter Kerosin pro Tag (als Technologiedemonstration).

Forscher weisen darauf hin, dass einer der wichtigsten Vorteile dieser Energie darin besteht, dass die gesamte bestehende Infrastruktur erhalten bleibt, da es sich um denselben Brennstoff handelt, den wir heute nutzen. Es ist gerade die Notwendigkeit, in den Wiederaufbau der Infrastruktur zu investieren, die die Entwicklung von Solar- und Windenergie erheblich bremst.

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