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Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft

Solare Mini-Raffinerie der ETH Zürich stellt flüssigen Treibstoff her!

Forschende der ETH Zürich haben eine solare Anlage gebaut, die flüssigen Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft herstellt. Die neue solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der Zürcher Uni und wurde kürzlich erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Das nächste Ziel der Entwickler ist, die Solaranlage für die industrielle Nutzung wettbewerbsfähig zu machen und flüssige Kraftstoffe, wie beispielsweise Kerosin, in großen Mengen herzustellen.

Kraftstoff aus Luft und Sonnenlicht

Die „Eidgenössische Technische Hochschule Zürich“ zählt zu den renommiertesten Universitäten weltweit. Insgesamt 21 Nobelpreisträger, unter anderem Albert Einstein, studierten oder lehrten hier. Kürzlich gelang an der Elite-Hochschule ein weiterer Meilenstein: Forschende der ETH Zürich haben eine Technologie entwickelt, die aus Sonnenlicht und Luft flüssige Treibstoffe herstellt. Diese Treibstoffe setzen bei der Verbrennung nur so viel CO2 frei, wie zuvor der Luft entnommen wurde.

So funktioniert der Mini-Solarreaktor

Die Umwandlung von Luft und Wasser in Treibstoff geschieht in drei Schritte mittels speziellem Adsorption-Desorption-Prozess:

  • CO2 und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft absorbiert
  • beides wird anschließend mit Solarenergie aufgespalten
  • das entstandene Syngas wird zu Kohlenwasserstoffen (Kerosin, Benzin, Methanol) verflüssigt

Die Prozesskette beginnt mit der Entnahme von Wasser und CO2 aus der direkten Umgebungsluft. Anschließend werden die beiden Elemente dem Solarreaktor mittels Parabolspiegel zugeführt. Die Solarstrahlung wird durch den Parabolspiegel dreitausend mal konzertiert, im Innern des Reaktors gebündelt und in Prozesswärme umgewandelt. Dies geschieht bei einer Temperatur von 1500 Grad Celsius.

Im sogenannten Redox-Zyklus werden Wasser und CO2 gespalten und in Syngas umgewandelt. Dies geschieht in einer zweistufigen Reaktion im Herzen des Reaktors, in dem sich eine spezielle keramische Struktur aus Ceriumoxid befindet. Die Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann schließlich mittels konventioneller Methanol- oder Fischer-Tropsch-Synthese in flüssige Treibstoffe, wie zum Beispiel Kerosin, weiterverarbeitet werden.

Solaranlage soll Kerosin für Luftfahrt produzieren

Die solare Mini-Raffinerie ist aktuell noch die Kleinversion dessen, was die Forschergruppe um Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich, eigentlich entwickeln möchte: „Mit dieser Anlage beweisen wir, dass die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert.“ 

Aktuell produziert die Anlage rund einen Deziliter Treibstoff pro Tag. Im nächsten Schritt wird die Technologie auf industrielle Größe skaliert um CO2-neutralen Treibstoff in großen Mengen herzustellen. „Eine Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche könnte pro Tag 20‘000 Liter Kerosin produzieren“, so Philipp Furler, Direktor (CTO) von Synhelion und ehemaliger Doktorand in Steinfelds Gruppe. Furler ist vom Potential des Solarreaktors überzeugt: „Theoretisch kann man mit einer Anlage auf der Fläche der Schweiz oder eines Drittels der Mojave-Wüste in Kalifornien den Kerosin-Bedarf der gesamten Luftfahrt decken.“

Sun-to-Liquid Projekt der EU

Steinfelds Forschungsgruppe war in den letzten Jahren bereits Grundlage für zwei Spin-offs: 2010 wurde das Unternehmen Climeworks gegründet, das seitdem die Technologie zur Abscheidung von CO2 aus der Luft kommerzialisiert. Im Jahr 2016 entstand mit Synhelion ein weiteres Unternehmen, das an der Herstellung von Solartreibstoffen forscht.

Aktuell arbeitet das Entwicklerteam um Professor Steinfeld daran, den Solarreaktor im grossen Massstab in der Nähe von Madrid zu testen. Die beiden Anlagen in Zürich und Spanien sind Teil des EU Projekts „Sun-to-Liquid.“

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