Mini-Raffinerie in Betrieb 14.06.2019, 07:00 Uhr

Umweltfreundlicher Flüssigtreibstoff aus Sonnenlicht und Luft

Wissenschaftler der ETH Zürich haben eine solare Anlage gebaut, die synthetische flüssige Treibstoffe produziert. Dabei setzt sie nur so viel Kohlendioxid frei, wie zuvor beim Herstellungsprozess der Luft entzogen wurde.

Mini-Raffinerie auf der ETH

Im gemäßigten Klima Zürichs soll die kleine Raffinerie zeigen, wie gut sie arbeitet.

Foto: ETH Zürich / Alessandro Della Bella

Klimafreundlicher Treibstoff wird dringend benötigt. Vor allem die Luftfahrt und die Schifffahrt brauchen Alternativen, um den wachsenden Bedarf zu decken und gleichzeitig die Umwelt zu entlasten. Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) forschen schon länger an einer Möglichkeit, synthetische Treibstoffe herzustellen, die den Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre nicht erhöhen. Jetzt haben sie eine Mini-Raffinerie der Öffentlichkeit präsentiert, die das Verfahren unter realen Bedingungen umsetzen soll.

Syngas wird zu Kerosin oder Methanol

Die solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der ETH, also mitten in Zürich. Nach Angaben der Forscher handelt es sich dabei weltweit um die erste Anlage, die diese thermochemische Prozesskette unter normalen Wetterbedingungen in der Praxis demonstriert. Sie scheidet CO2 und Wasser direkt aus der Umgebungsluft ab und nutzt für die Aufspaltung Solarenergie. Dabei entsteht sogenanntes Syngas, bei dem es sich um eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid handelt. Dieses Syngas lässt sich wiederum zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen weiterverarbeiten – und dient damit als Grundlage für die wichtigen Treibstoffe.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Nash - Zweigniederlassung der Gardner Denver Deutschland GmbH-Firmenlogo
Product Engineer (m/w/d) für den Bereich Order Processing / Project Management Nash - Zweigniederlassung der Gardner Denver Deutschland GmbH
Nürnberg Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Baukoordination Neubauprojekte der Gleisanlagen der Münchner Straßenbahn (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
IoT Senior Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Baurevisor (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
Patent Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
IT Administrator (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
PASS GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur für Anlagentechnik und Prozessautomatisierung (m/w/x) PASS GmbH & Co. KG
Schwelm Zum Job 
Albtal-Verkehrs-Gesellschaft mbH-Firmenlogo
Planungsingenieur*in (m/w/d) Verkehrsanlagen Schiene Albtal-Verkehrs-Gesellschaft mbH
Karlsruhe Zum Job 
RSA cutting technologies GmbH-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) RSA cutting technologies GmbH
Schwerte Zum Job 
RSA cutting technologies GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) RSA cutting technologies GmbH
Schwerte-Westhofen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Ingenieur Vermessung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
München-Maisach Zum Job 
voestalpine Turnout Technology Germany GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur:in voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Butzbach bei Gießen Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Elektroniker / Meister / staatlich geprüfter Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
Kreis Dithmarschen-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) der Fachrichtung Bauingenieurwesen bzw. Architektur (Diplom/FH/Bachelor) oder gehobener Dienst allgemeine Verwaltung Kreis Dithmarschen
Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg-Firmenlogo
Professur (W2) Fahrzeugdynamik und Mobilität Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
Regensburg Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) im Bereich R&D Operations Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Osnabrück Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Dillenburg Zum Job 

„Mit dieser Anlage beweisen wir, dass die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert“, sagt Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich, der die Technologie mit seinem Team entwickelt hat. „Das thermochemische Verfahren nutzt das gesamte Sonnenspektrum und läuft bei hohen Temperaturen ab. Dies ermöglicht schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und einen hohen Wirkungsgrad.“

Die Technologie im Detail

So funktioniert die Raffinerie im Einzelnen: In der neuen Anlage finden drei thermochemische Umwandlungsprozesse statt. Es beginnt mit der Abscheidung von Kohlendioxid und Wasser aus der Luft, wobei die Entnahme über einen Adsorption-Desorption-Prozess erfolgt, also das Anhaften und anschließende Loslösen von Molekülen an einer Oberfläche.

Im nächsten Schritt folgt die thermochemische Spaltung von CO2 und Wasser mittels Solarenergie. Dafür werden die beiden Grundbestandteile dem Solarreaktor zugeführt und zwar in den Fokus eines Parabolspiegels. Er sorgt dafür, dass die Sonneneinstrahlung um den Faktor 3.000 verstärkt und im Inneren des Reaktors konzentriert wird. Dadurch ist es möglich, eine Prozesswärme mit einer Temperatur von 1.500 Grad Celsius zu schaffen. Im Herzen des Reaktors befindet sich zudem eine spezielle keramische Struktur aus Ceriumoxid. In einer zweistufigen Reaktion (Redox-Zyklus) werden hier Wasser und CO2 gespalten. Das Ergebnis ist Syngas. Anschließend wird das Syngas in Kohlenwasserstoffe verflüssigt. Dafür dienen bekannte Methoden wie die Methanol- oder Fischer-Tropsch-Synthese.

Wüsten als geeignete Standorte

Derzeit produziert die solare Mini-Raffinerie nach Aussage der Wissenschaftler rund einen Deziliter Treibstoff pro Tag. Gleichzeitig testen Steinfeld und sein Forscherteam die Funktionsfähigkeit des Solarreaktors in Spanien. Dort steht eine zweite Anlage auf dem Gelände des IMDEA Energy Instituts in Móstoles, in der Nähe von Madrid, die parallel zur Züricher Raffinerie der Öffentlichkeit präsentiert wurde. Sie ist im Rahmen des EU-Projekts Sun-to-Liquid entstanden.

Verläuft die Syngas-Produktion nach Plan, können die Wissenschaftler ihr nächstes Ziel anvisieren und versuchen, die Anlage auf eine interessante industrielle Größe zu skalieren. „Eine Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche könnte pro Tag 20.000 Liter Kerosin produzieren. Theoretisch kann man mit einer Anlage auf der Fläche der Schweiz oder eines Drittels der Mojave-Wüste in Kalifornien den Kerosinbedarf der gesamten Luftfahrt decken“, sagt Philipp Furler. Er ist ein ehemaliger Doktorand aus der Steinfeld-Gruppe und leitet jetzt das Spin-off Synhelion. Ein weiterer großer Vorteil dieser Technologie könnte im Flächenbedarf bestehen. Diese Form der solaren Kraftstoffproduktion eignet sich nämlich nach Ansicht der Forscher ideal für Wüstenstandorte. Selbst große Anlagen stünden in Bezug auf die Fläche also nicht in Konkurrenz zu anderen Nutzungsarten wie der Landwirtschaft.

Weitere Beiträge zum Thema Energie:

Ein Beitrag von:

  • Thomas Kresser

    Thomas Kresser ist Biologe und ausgebildeter Journalist. Er arbeitet unter anderem für das VDI Technologiezentrum, das Medizinportal NetDoktor, die Ärzteplattform Esanum und die Bauer Media Group. Thomas Kresser war Chefredakteur/stellv. Chefredakteur von DocCheck, Lifeline, Medscape und Onmeda. Er ist Gründer und Gesellschafter von ContentQualitäten. Seine Schwerpunkte: Biowissenschaften, Medizin, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Digital Health

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.