Vom Auspuff in den Tank

Es klingt wie die perfekte Kreislaufwirtschaft: Treibstoff aus Kohlendioxid. Technisch funktioniert das Verfahren bereits. Nun muss sich zeigen, ob es dafür auch einen Markt gibt.

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Es klingt wie die perfekte Kreislaufwirtschaft: Treibstoff aus Kohlendioxid. Technisch funktioniert das Verfahren bereits. Nun muss sich zeigen, ob es dafür auch einen Markt gibt.

Viele Kameras klickten, als Bundesforschungsministerin Johanna Wanka einen Audi A8 mit einem Kanister betankte. Dabei war darin nur schlichter Diesel. Dessen Kohlenstoffatome stammten allerdings nicht aus der Erde, sondern aus der Luft.

Das Dresdner Start-up Sunfire hatte CO2-Moleküle aufgespalten und wieder zu Kohlenwasserstoffketten zusammengebaut. Entsprechend rein ist der Stoff: "Er enthält keine Aromaten und verbrennt rußfrei", sagt Technikvorstand Christian von Olshausen. Motoren müssen für Sunfires Diesel also nicht umgerüstet werden. Und aus dem Auspuff dringt nur so viel CO2, wie bei der Produktion der Atmosphäre erspart wurde.

Seit April betreibt Sunfire eine Anlage, die rund 160 Liter täglich produzieren kann. Ein Perpetuum mobile ist das Verfahren allerdings nicht. Die eigentliche Energie stammt aus Strom. Sunfire hat ein Verfahren entwickelt, elektrische Energie möglichst effizient in chemische Grundstoffe umzuwandeln (Power-to-Liquids, PtL). Den Anstoß dazu gab 2012 ein vom Bundesforschungsministerium gefördertes Projekt mit Lufthansa und weiteren Partnern. Audi hat sich exklusiv die ersten drei Tonnen gesichert.

Der Prozess basiert auf einer "Solid Oxide Electrolyzer Cell" (SOEC). Sie spaltet Wasserdampf bei hohen Temperaturen per Elektrolyse in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff. Der Rest ist chemische Routine: Aus H2 und CO2 entsteht Synthesegas (H2 und CO), und daraus lassen sich praktisch beliebige Kohlenwasserstoffe bauen. Bei deren Synthese wird Wärme frei. Diese wird wieder vorn in den Prozess eingespeist, um das Wasser für die Elektrolyse zu verdampfen. Auf diese Weise konnte Sunfire den Wirkungsgrad von rund 70 Prozent auf über 90 Prozent steigern.

Dieser Wert gilt allerdings nur für die Elektrolyse. Über den ganzen Prozess hinweg, also vom Strom bis zum fertigen Sprit, schrumpft der Wirkungsgrad laut Sunfire auf rund 70 Prozent. Es geht also immer noch ein Drittel der eingesetzten Energie verloren. Wie es um die gesamte Ökobilanz bestellt ist, rechnet die Universität Stuttgart derzeit durch. Aber sicher ist schon jetzt, dass der Prozess nur dann wirklich umweltfreundlich ist, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen kommt. Wäre es da nicht sinnvoller, den Ökostrom gleich ins Netz einzuspeisen?

Der Vorteil des Verfahrens liegt in seiner Vielseitigkeit. So kann die SOEC den Wasserstoff bei Bedarf wieder zurück in Strom verwandeln. Damit stünde ein Pufferspeicher für Wind- und Sonnenstrom zur Verfügung. Außerdem lässt sich aus Synthesegas weit mehr machen als nur Treibstoff – zum Beispiel Grundstoffe für die chemische Industrie.

Bei einer Anlage im Megawattbereich und bei Stromkosten von fünf Cent pro Kilowattstunde ließe sich synthetischer Diesel laut Sunfire für 1,20 Euro pro Liter herstellen, Steuern und Abgaben nicht eingerechnet. Das ist etwa zwei-bis dreimal so teuer wie fossiler Diesel. Damit sich das rechnet, müsste der Sunfire-Sprit also von Abgaben befreit oder auf andere Weise gefördert werden. "Die künftige Herausforderung ist weniger die technische Herstellung, sondern eher die regulatorischen Rahmenbedingungen", sagt denn auch Christian von Olshausen.

Einen anderen Weg, das Treibhausgas zu nutzen, verfolgt Bayer in Dormagen. Da CO2 chemisch äußerst träge ist, lässt es sich nur mit viel Energie aufspalten. Die Bayer-Forscher bringen es daher mit einem Epoxid zusammen, das selbst genug Energie für die Reaktion mitbringt. Dank eines Katalysators, den Bayer zusammen mit der RWTH Aachen nach langer Suche gefunden hat, entstehen daraus Polyole, Basis für die Herstellung von Schaumstoffen.

Nächstes Jahr will Bayer die ersten CO2-basierten Grundstoffe auf den Markt bringen. Laut RWTH sind sie insgesamt klimafreundlicher als petrochemische Produkte, da Förderung, Aufbereitung und Transport von Erdöl wegfallen. Woher das Kohlendioxid stammt, ist nicht so wichtig – solange es rein genug ist. Bayer will das Prozessabgas einer benachbarten Firma nutzen, das ansonsten in die Atmosphäre entweichen würde.

Sunfire arbeitet mit Climeworks zusammen, einem Spin-off der ETH Zürich. Es hat einen Filter entwickelt, der Kohlendioxid direkt aus der Umgebungsluft gewinnt. Dieses Verfahren schluckt allerdings relativ viel Energie. Günstiger ist es, das Kohlendioxid direkt dort zu gewinnen, wo es in hoher Konzentration vorkommt, etwa in Fabrikschloten oder Biogasanlagen. Ob und wann eine größere PtL-Anlage entstehen wird, steht derzeit nicht fest. (bsc)