14.06.2019, 10:56 Uhr

Schweizer Forscher entwickeln solare Mini-Raffinerie für CO2-neutralen Treibstoff

Zürich - Forschende der ETH Zürich haben eine Technologie entwickelt, die aus Sonnenlicht und Luft flüssige Treibstoffe herstellt. Zum ersten Mal weltweit demonstrieren sie die gesamte thermochemische Prozesskette in einer solaren Mini-Raffinerie.

CO2-neutrale Treibstoffe sind für eine nachhaltigere Luft- und Schifffahrt von zentraler Bedeutung. Schweizer Forschende der ETH Zürich haben eine solare Anlage gebaut, mit der sich synthetische flüssige Treibstoffe herstellen lassen, die bei der Verbrennung nur so viel CO2 freisetzen, wie zuvor der Luft entnommen wurde.

Testanlage in Zürich nutzt gesamtes Sonnenspektrum

Kohlendioxid und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden und mit Solarenergie aufgespalten. Das Produkt ist Syngas, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, welches anschließend zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen, lokal vor Ort, verarbeitet wird. Diese können direkt in der bestehenden globalen Transportinfrastruktur verwendet werden. "Mit dieser Anlage beweisen wir, dass die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert", erklärt Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich, der die Technologie mit seiner Forschungsgruppe entwickelt hat. Das Besondere an der Anlage ist das thermochemische Verfahren. Genutzt wird das gesamte Sonnenspektrum. Die hohen Prozess-Temperaturen ermöglichen schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und einen hohen Wirkungsgrad, so Steinfeld. Die Forschungsanlage steht mitten in Zürich und dient der ETH Zürich dazu, die Forschung an nachhaltigen Treibstoffen vor Ort voranzutreiben.

Mini-Raffinerie produziert laufend Treibstoff - auch in Zürich

Die solare Mini-Raffinerie auf dem Dach der ETH beweist die Umsetzbarkeit der Technologie – selbst unter den klimatischen Verhältnissen in Zürich – und produziert rund einen Deziliter Treibstoff pro Tag. Steinfeld und seine Gruppe sind bereits daran, den Solarreaktor im großn Maßstab im Rahmen des EU-Projekts sun-to-liquid in der Nähe von Madrid zu testen. Mit einer Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche könnte pro Tag 20 000 Liter Kerosin produziert werden. Theoretisch könne man mit einer Anlage auf der Fläche der Schweiz oder eines Drittels der Mojave-Wüste in Kalifornien den Kerosin-Bedarf der gesamten Luftfahrt decken, so Steinfeld.

Wie die neue solare Mini-Raffinerie funktioniert

In der neuen Anlage laufen drei thermochemische Umwandlungsprozesse ab: Zunächst erfolgt die Abscheidung von CO2 und Wasser aus der Luft, danach die solar-thermochemische Spaltung von CO2 und Wasser und anschließend die Verflüssigung in Kohlenwasserstoffe. Durch einen Adsorption-Desorption-Prozess werden CO2 und Wasser direkt aus der Umgebungsluft entnommen. Beides wird dem Solarreaktor im Fokus eines Parabolspiegels zugeführt. Die Solarstrahlung wird durch den Parabolspiegel 3000-mal konzertiert, im Innern des Reaktors eingefangen und in Prozesswärme mit einer Temperatur von 1500 Grad Celsius umgewandelt. Im Herzen des Reaktors befindet sich eine spezielle keramische Struktur aus Ceriumoxid. Dort werden in einer zweistufigen Reaktion – dem sogenannten Redox-Zyklus – Wasser und CO2 gespalten und Syngas hergestellt. Die Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann mittels konventioneller Methanol- oder Fischer-Tropsch-Synthese in flüssige Treibstoffe weiterverarbeitet werden.

Quelle: IWR Online

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