Die Menschheit mobilisiert bekanntlich vor Urzeiten abgelagerten Kohlenstoff: Bisher werden Treibstoffe wie Benzin oder Kerosin aus fossilen Energieträgern wie Erdöl hergestellt. Wenn sie verbrennen, wird der Erdatmosphäre dadurch Kohlendioxid hinzugefügt. Um dem Klimawandel entgegenzutreten, arbeiten Wissenschaftler deshalb an Verfahren, Treibstoffe zumindest klimaneutral herzustellen: Bei der Verbrennung soll nur so viel CO₂ freigesetzt werden, wie zuvor bei der Herstellung aus der Atmosphäre gebunden wurde. Bereits seit einigen Jahren arbeitet ein Forscherteam der Eidgenössischen Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) dabei an einem vielversprechenden Verfahren.
Heiße Reaktionen im Brennpunkt
Kernstück ihres Systems zur Herstellung von Treibstoff aus Luft-CO2 und Sonnenenergie ist ein Solarreaktor, der aus einer porösen, keramischen Struktur aus dem Material Ceroxid besteht. Auf dieses Element wird durch Parabolspiegel konzentrierte Sonnenstrahlung gerichtet. Dadurch heizt sich der Reaktor auf seine Betriebstemperatur von bis zu 1500 Grad Celsius auf. Ihm wird dann Wasser und CO₂ zugeführt, das zuvor aus der Luft gewonnen wurde. In dem heißen Reaktor läuft dann durch die Wirkung des Ceroxids als Katalysator eine zyklische thermochemische Reaktion ab: Das Wasser und das CO₂ werden gespalten und so entsteht sogenanntes Syngas – ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Es kann dann anschließend zu flüssigen Kohlenwasserstoff-Treibstoffen, wie etwa Flugzeug-Kerosin weiterverarbeitet werden.
Video: Funktionsweise der Solaranlage. © ETH Zürich
Dass das System funktioniert, konnten die Entwickler bereits durch eine Versuchsanlage auf dem Dach der ETH unter Beweis stellen. Auf dem Weg zur Kommerzialisierung des Konzepts gab es bisher allerdings noch ein Manko: Effektivität und Ausbeute des Systems lassen noch zu wünschen übrig. Der einschränkende Faktor war dabei die Struktur des Solarreaktors, sagen die Entwickler. Bisher benutzen sie dafür ein auf herkömmliche Weise hergestelltes Keramikelement mit einer gleichmäßigen Porosität. Seine Merkmale führten allerdings dazu, dass es durch die einfallende Sonnenstrahlung nicht optimal erhitzen wurde: Im Innern des Reaktors wurden nicht die idealen Temperaturen für die thermochemische Reaktion erreicht, was die Leistung begrenzte.
