Energiewende
US Armee verstärkt Bemühung um Wasserstoff
Die US-Navy unterhält, wie auch andere Institutionen, schon länger ein Forschungsprogramm zur Gewinnung von Treibstoff für Flugzeuge, Schiffe und andere Fortbewegungsmittel aus Meerwasser. Eine Machbarkeitsstudie bestätigt jetzt das große Potenzial der Technologie. Demnach soll ein Preis von drei bis sechs Dollar pro Gallone (rund 3,84 Liter) in Zukunft ein realistischer Richtwert für den Wasser-Treibstoff sein. Beim von der Navy verwendeten Verfahren werden Wasserstoffgas (H2) und Kohlendioxid (CO2) aus Meerwasser gewonnen und mittels eines Eisen-basierten Katalysators zu Kohlenwasserstoffen verbunden, die zu Treibstoff weiterverarbeitet werden können.
25.10.2012
Foto: Martin Gillet/flickr.com
Auf aus Wasser gewonnenes Benzin werden wir aber noch einige Jahre warten müssen. Die Navy gibt zwar an, dass die Technologie, je nach Förderung, in acht bis zehn Jahren bereit für Feldtests auf dem Meer sein soll, Experten sind aber skeptisch. "Der Ansatz ist sehr vielversprechend, aber die wirkliche Entwicklungsdauer für die Synthese von billigen erneuerbaren Kohlenwasserstoffen ist nur schwer abzuschätzen, da noch etliche grundlegende Probleme in der Katalyse und Verfahrensentwicklung gelöst werden müssen", sagt Chemiker Erwin Reisner von der Universität Cambridge.
Das Potenzial ist allerdings enorm. Allein die Navy hat im Jahr 600 Mio. Gallonen Treibstoff für ihre Flotte über die Meere transportiert. "Im Prinzip könnte die gesamte vorhandene Infrastruktur mit Kohlenwasserstoffen aus Wasser und Kohlendioxid weiterverwendet werden, von den Raffinerien bis zu Verbrennungsmotoren und Triebwerken. Das wäre ein echter Durchbruch. Wasserstoff, der oft als zukünftiger Energieträger diskutiert wird, hat diesen Vorteil nicht", so Reisner. Ob der aus Wasser gewonnene Treibstoff umweltverträglich ist, hängt allerdings von der Herkunft der für die Umwandlung notwendigen Energie ab.
"Der Kreislauf an sich ist CO2-neutral, ein positiver Effekt für die Umwelt ergibt sich aber nur, wenn die verwendete primäre Energie aus erneuerbaren Quellen kommt", erklärt Reisner. Die Navy interessiert sich eher für die Kostenersparnis durch die Produktion von Treibstoff direkt auf dem Meer und die Senkung der Abhängigkeit von Energieträgern aus anderen Ländern. Auch Zeit, Steuern und gefährliche Tankmanöver könnten eingespart werden. Die Energie für den Prozess soll entweder aus Meereswärmekraftwerken oder den Kernreaktoren großer Schiffe kommen.
Komplexe Herstellung
Beim Navy-Verfahren werden in einem ersten Schritt auf elektrochemischem Weg CO2 und H2 aus Meerwasser gewonnen. Die CO2-Konzentration in Meerwasser ist etwa 140 Mal so hoch wie in der Luft. Derzeitige Technologien können bereits 92 Prozent des CO2 aus dem Meerwasser lösen, H2 entsteht dabei kontinuierlich als Nebenprodukt. CO2 und H2 werden anschließend zu langkettigen, ungesättigten Kohlenwasserstoffen verarbeitet. Ein neuartiger Eisen-basierter Katalysator schafft es dabei, den Anteil am ebenfalls entstehenden, aber unerwünschten Methan im Katalyse-Produkt von 97 auf 25 Prozent zu senken.
Die brauchbaren Kohlenwasserstoffe werden anschließend in weiteren Verarbeitungsschritten zu "J5" verfeinert, einem flüssigen Kohlenwasserstoff der als Basis für Diesel- und Kerosinersatz, der den Navy-Sicherheitsrichtlinien entspricht. Treibstoff für Gasturbinen lässt sich auf diesem Weg ebenfalls herstellen.
Das Potenzial ist allerdings enorm. Allein die Navy hat im Jahr 600 Mio. Gallonen Treibstoff für ihre Flotte über die Meere transportiert. "Im Prinzip könnte die gesamte vorhandene Infrastruktur mit Kohlenwasserstoffen aus Wasser und Kohlendioxid weiterverwendet werden, von den Raffinerien bis zu Verbrennungsmotoren und Triebwerken. Das wäre ein echter Durchbruch. Wasserstoff, der oft als zukünftiger Energieträger diskutiert wird, hat diesen Vorteil nicht", so Reisner. Ob der aus Wasser gewonnene Treibstoff umweltverträglich ist, hängt allerdings von der Herkunft der für die Umwandlung notwendigen Energie ab.
"Der Kreislauf an sich ist CO2-neutral, ein positiver Effekt für die Umwelt ergibt sich aber nur, wenn die verwendete primäre Energie aus erneuerbaren Quellen kommt", erklärt Reisner. Die Navy interessiert sich eher für die Kostenersparnis durch die Produktion von Treibstoff direkt auf dem Meer und die Senkung der Abhängigkeit von Energieträgern aus anderen Ländern. Auch Zeit, Steuern und gefährliche Tankmanöver könnten eingespart werden. Die Energie für den Prozess soll entweder aus Meereswärmekraftwerken oder den Kernreaktoren großer Schiffe kommen.
Komplexe Herstellung
Beim Navy-Verfahren werden in einem ersten Schritt auf elektrochemischem Weg CO2 und H2 aus Meerwasser gewonnen. Die CO2-Konzentration in Meerwasser ist etwa 140 Mal so hoch wie in der Luft. Derzeitige Technologien können bereits 92 Prozent des CO2 aus dem Meerwasser lösen, H2 entsteht dabei kontinuierlich als Nebenprodukt. CO2 und H2 werden anschließend zu langkettigen, ungesättigten Kohlenwasserstoffen verarbeitet. Ein neuartiger Eisen-basierter Katalysator schafft es dabei, den Anteil am ebenfalls entstehenden, aber unerwünschten Methan im Katalyse-Produkt von 97 auf 25 Prozent zu senken.
Die brauchbaren Kohlenwasserstoffe werden anschließend in weiteren Verarbeitungsschritten zu "J5" verfeinert, einem flüssigen Kohlenwasserstoff der als Basis für Diesel- und Kerosinersatz, der den Navy-Sicherheitsrichtlinien entspricht. Treibstoff für Gasturbinen lässt sich auf diesem Weg ebenfalls herstellen.
Quelle: UD / pte
