Kerosin-Alternative: Abheben mit Biokraftstoff ist noch zu teuer

Kerosin-Alternative : Abheben mit Biokraftstoff ist noch zu teuer

Anfang des Jahrzehnts setzten diverse Fluggesellschaften versuchsweise Biokraftstoffe in ihren Fliegern ein. Die Lufthansa absolvierte im Jahr 2011 einen umfangreichen Langzeittest, bei dem in einem Triebwerk eines Airbus A321 ein Gemisch aus Biosprit und herkömmlichem Kerosin verbrannt wurde.

Doch seitdem ist es jenseits der Forschung sehr ruhig um dieses Thema geworden, obwohl Biokraftstoffe gegenüber Kerosin Vorteile bei der Schadstoffbilanz bieten, die sich durch „Fuel Design“ und optimierte Brennkammern noch deutlich verbessern ließen. Während im Straßenverkehr beispielsweise E10 mit einem Anteil von bis zu zehn Prozent Bioethanol genutzt wird, kommen Biokraftstoffe in der Luftfahrt nur in homöopathischen Dosen zum Einsatz. Das hat vor allem einen Grund: Der Preis ist zu hoch.

Prinzipiell klimaneutral

Kraftstoffe aus Biomasse sind prinzipiell klimaneutral. Die Menge an Kohlendioxid (CO2), die während ihrer Verbrennung freigesetzt wird, wurde zuvor durch das Wachstum der Pflanzen der Luft entzogen. Wie nah man diesem Optimum kommt, ist eine Frage des Herstellungsprozesses. „Das hängt davon ab, wie viel Verluste man bei der Ernte, der Verarbeitung oder dem Transport macht“, sagt Manfred Aigner, Direktor des Instituts für Verbrennungstechnik beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Eine Reduktion von mehr als 60 Prozent CO2 ist aber garantiert erreichbar.“

Auch bei anderen Schadstoffen bringen Biokraftstoffe Vorteile. Schwefeldioxid tritt gar nicht auf, weil die alternativen Kraftstoffe keinen Schwefel enthalten. Bei Versuchen des DLR gemeinsam mit der US-Raumfahrtbehörde Nasa im Frühjahr 2018 konnte eine deutliche Reduktion beim Ruß nachgewiesen werden. „Wir haben die Kraftstoffmischung so optimiert, dass schon ein Zusatz von 30 Prozent Biokerosin zu normalem Kerosin zu einer Halbierung der Rußpartikel geführt hat“, erläutert Aigner.

Das, was die DLR-Wissenschaftler an dieser Stelle betrieben haben, nennt man „Fuel Design“, die Kreation von synthetischen Brennstoffen, die im Hinblick auf bestimmte Eigenschaften optimiert sind. Das ist zum Beispiel auch nötig, um beim Stickoxid-Ausstoß, der in erster Linie von der Brennkammertemperatur abhängig ist, nennenswerte Fortschritte zu erzielen. „Ab Verbrennungstemperaturen von circa 1400 Grad Celsius steigt die Bildung von Stickoxiden stark an“, sagt Stefan Pischinger vom Exzellenzcluster „Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse“ an der RWTH Aachen. „Im Sinne geringer Schadstoffemissionen wird bei den Niedrigtemperatur-Brennverfahren eine Verbrennungstemperatur unterhalb dieser Schwelle angestrebt.“

Bei jedem Triebwerk einsetzbar

Eine bessere Gemischbildung, so Aigner, sei der Ansatz, um die hohen Temperaturen zu vermeiden. „Mit Biokraftstoffen haben wir die Chance, die Brennkammer anders zu optimieren, um weniger Stickoxide zu produzieren.“ Weil Biokraftstoffe weniger Komponenten enthalten als erdölbasierte Kraftstoffe, kann das Verhalten in der Brennkammer besser vorausberechnet werden.

Der Einsatz von Biokraftstoffen ist aber auch ohne eine Anpassung der Triebwerke möglich, wie Tests verschiedener Fluggesellschaften in den vergangenen Jahren immer wieder gezeigt haben, auch wenn so nicht alle Möglichkeiten ausgereizt werden können. Im Jahr 2011 führte beispielsweise die Lufthansa einen Langzeittest durch, auf 1187 Linienflügen wurde ein Triebwerk eines Airbus A321 mit einer Mischung aus je 50 Prozent Biokraftstoff und herkömmlichem Kerosin betrieben. Das DLR-Institut von Aigner begleitete damals den Versuch wissenschaftlich und kam zu dem Ergebnis, dass Biokerosin, das eine leicht höheren Brennwert als reguläres Kerosin hat, problemlos im Flugbetrieb einsetzbar sei.

Der Treibstoff wurde aus Jatropha- und Rapsöl gewonnen. Hinzu kamen tierische Fette. Bei einem weiteren Versuch im Jahr 2011 mit einem Lufthansa-Frachter auf einem Transatlantik-Flug kam eine Mischung aus 15 Prozent Treibstoff auf Basis von Camelina (Leindotteröl) und 85 Prozent herkömmlichem Kerosin zum Einsatz. Eine „bunte Mischung“ unterschiedlicher Biokraftstoffe sei problemlos möglich, sagt Aigner.

Nach den ambitionierten Tests vor einigen Jahren ist es allerdings merklich ruhiger geworden. Nach Angaben des internationalen Dach­verbands der Fluggesellschaften (IATA) entfallen bei den Airlines momentan gerade einmal 0,05 Prozent der Treibstoffkosten auf Biokraftstoffe. 2014 brach der Ölpreis ein. „Die Fluggesellschaften haben umso mehr Interesse an alternativen Kraftstoffen, je teurer das Erdöl ist“, sagt Aigner. „Und sie haben umso weniger Interesse, je billiger das Erdöl ist. Das ist sehr kurzfristig gedacht, aber Realität.“

Steffen Milchsack von der Lufthansa, die aktuell keine Biokraftstoffe einsetzt, will dem gar nicht widersprechen. „Die verfügbar Menge ist zu gering, um es regelmäßig zu nutzen“, sagt er. Der Biokraftstoff sei oft am falschen Ort verfügbar und vor allem zu teuer. „Die Spanne zwischen den Preisen ist noch zu groß“, meint Milchsack.

Eine Tendenz sei immerhin erkennbar, sagt Aigner. Dazu tragen überraschenderweise die Streitkräfte der USA bei, die seit 2011 Biokraftstoffe nutzen. Weniger aus ökologischen Gründen, sondern um so ihre strategische Unabhängigkeit zu sichern. „Aber diese Produktion für das Militär sorgt dafür, dass die Mengen größer werden und damit die Preise sinken“, meint Aigner. Die USA sind auch deshalb mit Abstand der größte Produzent von Biokraftstoffen, 2017 wurden dort nach Angaben des US-Energieministeriums 44 Prozent der weltweiten Produktion von etwas über 84 Millionen Tonnen hergestellt, hauptsächlich Ethanol und Biodiesel.

Sebastian Held, Managing Director bei „JatroSolutions“, schätzt, dass ein auf aktuellen, hoch ertragreichen Jatropha-Züchtungen basierender Biokraftstoff ab einem Ölpreis von 60 bis 70 US-Dollar/Barrel konkurrenzfähig sei. Das Unternehmen „JatroSolutions“ ist im Jahr 2005 aus der Universität Hohenheim hervorgegangen und spezialisiert auf die Züchtung und den Anbau der Energiepflanze Jatropha, die in fast allen tropischen Regionen der Welt heimisch ist und Öl mit hervorragender Eignung für die Herstellung von Biokraftstoffen liefert.

Generell wird derzeit neben einer Optimierung im Hinblick auf die Verbrennung und den Schadstoffausstoß vor allem am Herstellungsprozess geforscht. Es werden Grundstoffe für die Biomasse und Verfahren gesucht, die keine Konkurrenz zur Nahrungsproduktion darstellen. „Wir betrachten in unserer Forschung ausschließlich Biokraftstoffe auf Basis von Abfallprodukten, wie zum Beispiel Holzresten oder Stroh“, beschreibt RWTH-Professor Pischinger das Ziel des Aachener Exzellenzcluster.

Auch an weiteren Alternativen wird geforscht, zum Beispiel
„Power-to-Liquid“ oder solarthermischen Treibstoffen. „Aber momentan liegen die Biokraftstoffe vorne, weil sie verfügbar und zurzeit am preisgünstigsten sind“, sagt Aigner. Damit meint er vor allem Kraftstoffe auf Basis von Haushaltsresten oder Energiepflanzen wie Jatropha und Camelina.

Deren Anteil an der Produktion von Biokraftstoffen ist aber noch verschwindend gering, der von Jatrophaöl liegt bei unter einem Prozent. Großflächige Plantagen lohnten sich angesichts des Ölpreises in den vergangenen Jahren nicht. So nutzt beispielsweise Neste Oil aus Finnland, einer der wichtigsten europäischen Hersteller von Biokraftstoffen, vorwiegend andere Rohstoffe. „Für Flugkraftstoffzwecke verwenden wir verschiedene zertifizierte Abfälle und Rückstände, zum Beispiel Altspeiseöl, tierische Abfallfette und Abfälle aus der Pflanzenölverarbeitung“, sagt Susanna Sieppi, Leiterin der Kommunikation für erneuerbare Produkte.

Bereits 2015 hat bei Neste der Anteil an Abfällen und Reststoffen nach eigenen Angaben bei der Produktion des hauseigenen Dieselkraftstoffs bei 68 Prozent gelegen. Tendenz steigend. Von diesem Diesel produzieren die Finnen 2,7 Millionen Tonnen pro Jahr für den Verkehrssektor. Im Bereich der regenerativen Flugtreibstoffe ist allerdings erst für die kommenden Jahre die Produktion von einigen Hunderttausend Tonnen geplant.

Ehrgeizige Ziele

Die Initiative für Kerosin aus regenerativen Energien, in der Flugzeughersteller, Airlines, Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen aus Deutschland zusammenarbeiten und deren Präsident für Wissenschaft und Forschung aktuell Manfred Aigner ist, hat sich bis zum Jahr 2025 ehrgeizige Ziele gesetzt. So soll in Deutschland eine flächendeckende zehnprozentige Beimischung von Biokraftstoffen im Luftverkehr erreicht – das wären nach heutigem Verbrauch der deutschen Fluggesellschaften etwa 900.000 Tonnen pro Jahr – und eine großindustrielle Raffinerie zu deren Herstellung aufgebaut werden.

„Wenn das Erdöl wieder teurer wird, ist das machbar, wenn das Erdöl billig bleibt, wird es schwierig“, sagt Aigner. „Wir brauchen staatliche Unterstützung zum Anschub, damit Größenordnungen erreicht werden, die eine preiswerte Produktion erlauben. Da muss der Staat helfen, damit das klappt.“

Mehr von Aachener Nachrichten