Ein neues chemisches Verfahren könnte ein wichtiger Schritt hin zu einem klimaneutralen Flugverkehr sein. Britischen Forschern ist es gelungen, mit einem kostengünstigen Katalysator aus dem Kohlendioxid (CO₂) der Luft und Wasserstoff die Bestandteile von Flugbenzin herzustellen. „Da dieses Kohlendioxid aus der Luft entnommen und bei der Verbrennung im Flug aus Düsentreibstoffen wieder freigesetzt wird, ist der Gesamteffekt ein klimaneutraler Kraftstoff“, schreibt die Gruppe um Peter Edwards von der University of Oxford im Fachjournal „Nature Communications“.

Eine Kreislaufwirtschaft für Flugzeugtreibstoff

Demnach könnte es mit dem Verfahren gelingen, eine Kreislaufwirtschaft für Flugzeugtreibstoff aufzubauen. Die für den Katalysator benötigten Elemente Eisen, Mangan und Kalium seien in großen Mengen verfügbar. Der ebenfalls notwendige Wasserstoff könne mit erneuerbaren Energien und damit klimaneutral hergestellt werden, betonen Edwards und sein Team.

Die grundlegenden Reaktionen, um aus CO₂ und Wasserstoff Kohlenwasserstoffe als Bestandteile von Kraftstoffen herzustellen, sind lange bekannt. Allerdings entstanden bei den bisherigen Verfahren hauptsächlich kurzkettige Kohlenwasserstoffe mit maximal vier Kohlenstoff-Atomen. Flugbenzin benötigt jedoch Kohlenwasserstoffe mit acht bis 16 C-Atomen. Mit dem neuen Verfahren entstehen aus fast der Hälfte (48 Prozent) des eingesetzten Kohlendioxids und Wasserstoffs solche langkettigen Kohlenwasserstoffe. Die übrigen Reaktionsprodukte sind zum Großteil Olefine, wichtige Rohstoffe für die chemische Industrie.

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Bei dem neuen Verfahren laufen bei 300 Grad Celsius zwei entscheidende Reaktionen im selben Reaktionsgefäß ab: Aus CO₂ und Wasserstoff entstehen zunächst Kohlenmonoxid (CO) und Wasser (H₂O). Danach reagieren das CO und der Wasserstoff zu unterschiedlich langen Kohlenwasserstoff-Ketten und Wasser – dies entspricht der seit 95 Jahren bekannten Fischer-Tropsch-Synthese zur Gewinnung von Kraftstoffen aus Kohle.

Dabei ist der Katalysator Eisen(III)oxid (Fe2O3) wirksam sowohl als Magnetit – ein Eisenoxid – als auch als das Mineral Carbid – eine Eisen-Kohlenstoff-Verbindung. Als Katalysator wird das Eisenoxid in der Reaktion nicht verbraucht. Das zugesetzte Kalium fördert den Analysen zufolge die Bildung langkettiger Kohlenwasserstoff-Moleküle und unterdrückt weitgehend die Entstehung des Treibhausgases Methan. Mangan verbessert die Leistung des Katalysators.

„CO₂ ist in diesem Fall eine wichtige Ressource für unsere Zukunft“

„Diese nachhaltigen Flugkraftstoffe bieten ein großes Potenzial, da der Flugzeugkraftstoff anstelle von fossilem Rohöl aus CO₂ und erneuerbaren Energien hergestellt werden kann“, werden Edwards und Kollegen in einer Mitteilung ihrer Universität zitiert. „CO₂ ist in diesem Fall eine wichtige Ressource für unsere Zukunft.“ Der im neuen Verfahren hergestellte Treibstoff könnte in vorhandenen Flugzeugen eingesetzt werden und würde den CO₂-Fußabdruck des Fliegens deutlich reduzieren.

RND/Stefan Parsch, dpa