Die Luftfahrt trägt einen nicht unerheblichen Anteil zu den globalen Treibhausgasemissionen bei. Da Flugzeuge in hohem Maße auf Kraftstoffe mit hoher Energiedichte angewiesen sind, ist die Suche nach praktikablen nachhaltigen Alternativen zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt geworden. Im Folgenden stellen wir den aktuellen Stand dar: Welche Arten von nachhaltigen Flugkraftstoffen (SAFs) werden entwickelt, welche technologischen Fortschritte gab es in letzter Zeit und welche Hindernisse stehen ihrer Verbreitung im Weg?
Was gilt als nachhaltiger Flugkraftstoff?
„SAF“ ist ein weit gefasster Begriff, der Kraftstoffe umfasst, die im Vergleich zu herkömmlichem Düsentreibstoff die Lebenszyklusemissionen reduzieren. Zu den wichtigsten Verfahren gehören:
- Biobasierte Kraftstoffe, darunter hydroverarbeitete Ester und Fettsäuren (HEFA), synthetische Fischer-Tropsch-Kraftstoffe (FT), Alkohol-zu-Jet-Kraftstoff (ATJ) und aus Algen gewonnene Öle
- Synthetische oder E-Kraftstoffe, hergestellt aus abgeschiedenem CO₂ + Wasserstoff, der mit erneuerbarer Energie gewonnen wird. Diese können Sie grundsätzlich näher an die CO₂-Neutralität bringen
- Neuartige Rohstoffe, darunter nicht essbare Öle und Altöle, Pflanzenrückstände, Lignocellulose, Algenbiomasse und in einigen Studien sogar menschliche Abfälle oder Abwässer
Aktuelle Forschungsergebnisse und technologische Fortschritte
Hier sind einige der vielversprechendsten aktuellen Entwicklungen.
Werbesserungen in der Katalyse
Reduzierung der Lebenszyklusemissionen
Eine Studie des britischen NCAS (in Zusammenarbeit mit der Universität Manchester) hat gezeigt, dass bestimmte SAF-Gemische (Mischung aus herkömmlichem Düsentreibstoff und SAF) die Treibhausgasemissionen um bis zu ~80 % reduzieren können, insbesondere bei Betrachtung der Rußemissionen bei niedrigen Schubwerten (wichtig für Start, Steigflug usw.).
Innovation bei Rohstoffen
- Es wird daran gearbeitet, reichlich vorhandene und ungenutzte Biomasse, darunter Lignin (ein zähes Strukturpolymer in Pflanzen), zur Herstellung von für Flugzeuge geeigneten Kohlenwasserstoffen zu nutzen. Diese Methoden zielen darauf ab, eine Konkurrenz zu Nahrungsmittelpflanzen zu vermeiden.
- Die Umwandlung von Abfallströmen (z. B. menschliche Abwässer, „Biosolids“) in SAF wird derzeit untersucht. So plant beispielsweise ein britisches Start-up eine Raffinerie, um Biosolids in Flugkraftstoff umzuwandeln.
Politik, Wirtschaft und Skalierung
- Untersuchungen zeigen, dass die meisten SAF-Technologien immer noch deutlich teurer sind als herkömmliche Düsentreibstoffe – je nach Rohstoff, Verfahren und Umfang oft um 120 bis 700 % höher.
- Die Emissionsreduktionen variieren je nach Verfahren: von ~27 % bis zu ~87 % für bestimmte Arten. Je mehr Verarbeitung, je höher die Technologie (z. B. FT, E-Kraftstoffe), je mehr erneuerbarer Strom und je besser die Rohstoffe, desto höher die Reduktionen.
- Die derzeitige Produktion liegt weit unter dem, was erforderlich wäre, um die Netto-Null-Ziele des Luftverkehrssektors bis 2050 zu erreichen. In der Forschung wird häufig auf die Kluft zwischen Nachfrageprognosen, politischen Vorgaben und tatsächlichen Lieferkapazitäten hingewiesen.
Neuheiten und Trends
Einige der „neueren“ Entwicklungen oder solche, die sich vom Labor in Richtung kommerzielle Realität bewegen:
- „Drop-in“-Kraftstoffe mit vollständiger Kompatibilität: Die Forschung zu SAFs, die als direkte Ersatzstoffe (oder in sehr hohen Beimischungen) in bestehenden Flugzeugen verwendet werden können, ohne dass Änderungen am Triebwerk erforderlich sind, wird intensiviert.
- Elektrokraftstoffe (E-Kraftstoffe): Verwendung von CO₂-Abscheidung und aus erneuerbaren Energien gewonnenem Wasserstoff. Die Hoffnung ist, dass diese skaliert werden können, wenn saubere Energie reichlich verfügbar wird.
- Regulierung und Vorschriften: In verschiedenen Rechtsräumen (EU, Großbritannien usw.) werden die Gesetze verschärft, um Vorschriften für die Beimischung von SAF, Subventionen und Anreize durchzusetzen, die die Produktion von SAF wirtschaftlich rentabler machen.
- Großanlagen und Hubs: Die Investitionen in Produktionsanlagen für SAF nehmen zu (z. B. hat Australien kürzlich große Biokraftstoff-Hubs geplant), und es gibt neue SAF-Fondsinitiativen, die von Fluggesellschaften und Regierungen unterstützt werden.
Große Herausforderungen und Engpässe
Trotz der Fortschritte gibt es noch einige große Hürden.
Herausforderung | Was ist das Problem? |
Kosten-/Preiswettbewerbsfähigkeit | SAF und synthetische Kraftstoffe sind im Vergleich zu fossilen Flugkraftstoffen nach wie vor teuer. Skaleneffekte, Rohstoffkosten und Energieaufwand (insbesondere bei synthetischen Kraftstoffen aus CO₂ + H₂) treiben die Kosten in die Höhe. Subventionen oder CO₂-Bepreisung sind erforderlich, um die Lücken zu schließen. |
Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit von Rohstoffen | Sicherstellen, dass Rohstoffe nicht mit Nahrungsmitteln konkurrieren, nicht zu Entwaldung führen usw. Abfälle und nicht essbare Öle helfen, aber die Mengen sind begrenzt. Algen und lignozellulosehaltige Biomasse sind vielversprechend, aber schwieriger/kostspieliger anzubauen oder zu verarbeiten. |
Technische Kompatibilität | Triebwerke, Kraftstofflagerung, Handhabung, Mischungsverhältnisse, Kraftstoffstabilität, „Drop-in“-Verhalten, Dichtungsquellung, Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen usw. Gewährleistung von Sicherheit, Zuverlässigkeit und Zertifizierung. |
| Regulierung, Politik und Investitionsrisiko | Investitionen erfordern Sicherheit: Vorschriften für die Beimischung von SAF, Subventionen oder Anreize, CO2-Bepreisung. Ohne politische Unterstützung verzögert sich die Skalierung. Außerdem muss die Infrastruktur angepasst werden (Kraftstoffproduktion, Logistik, Kraftstoffversorgung von Flughäfen). |
| Energie-/Kohlenstoffinputs | Für Verfahren wie synthetische Kraftstoffe (E-Kraftstoffe) kann die Produktion viel sauberen Strom, CO₂-Abscheidung und Wasserstoff erfordern. Wenn diese vorgelagerten Inputs nicht sauber sind, beeinträchtigen sie die Gesamtemissionsreduktionen. |
Ausblick: Wohin könnte es gehen?
Hier sind einige mögliche Entwicklungspfade, die sich aus der Forschung ergeben:
- Kurz- bis mittelfristig (nächste 5–10 Jahre):
Es ist mit einer zunehmenden Verbreitung von HEFA-basierten und anderen Bio-Flugkraftstoffen, strengeren Vorschriften für Beimischungen (z. B. 5–20 %), mehr Testflügen, mehr SAF-Versorgungszentren, schrittweisen Verbesserungen bei der katalytischen Verarbeitung und möglichen Drop-in-Kraftstoffen mit höheren Beimischungen zu rechnen. Kostensenkungen durch Skalierung, bessere Lieferketten und verbesserte Katalysatoren
- Längerfristig (2030–2050):
Größere Verbreitung von synthetischen Kraftstoffen/E-Kerosin, möglicherweise Wasserstoff (für bestimmte Flugzeugtypen/Strecken), radikalere Triebwerkskonstruktionen (z. B. Open-Rotor-Triebwerke, Hybridsysteme) und möglicherweise 100 % SAF in einigen Flugzeugen. Parallel dazu erhebliche Fortschritte in den Bereichen Politik, Infrastruktur und Versorgung mit erneuerbarer Energie. Das Ziel vieler Roadmaps ist die CO2-Neutralität oder eine annähernde CO2-Neutralität bis Mitte des Jahrhunderts.
Fazit
Nachhaltige Flugkraftstoffe sind keine Science-Fiction mehr; viele Technologien sind bereits recht ausgereift, und in verschiedenen Tests lassen sich Emissionsreduktionen zwischen ~30 und 80 % beobachten. Die Umwandlung dieser Technologien in eine große, erschwingliche und zuverlässige Versorgung ist jedoch der Knackpunkt. Die Forschung macht Fortschritte bei Katalysatoren, neuartigen Rohstoffen, synthetischen Kraftstoffwegen und Lebenszyklusanalysen, aber um Netto-Null zu erreichen, müssen SAFs Teil einer Portfolio-Lösung sein, die sauberere Kraftstoffe, effizientere Flugzeug-/Triebwerkskonstruktionen, betriebliche Verbesserungen (z. B. bessere Routenführung, Verkehrsmanagement) und politische Unterstützung kombiniert.
Quellen: www.couriermail.com.au, www.sciencedirect.com
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