Kohle treibt Jet an

Forscher am Energie-Institut der Pennsylvania State University haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich Jet-Treibstoff aus Kohle herstellen lässt. Das Team trieb damit eine Turboshaft-Jet-Engine an, die gewöhnlich zum Betrieb von Hubschrauber-Rotoren verwendet wird, wie Harold Schobert, Direktor des Instituts, in dieser Woche berichtete. Dank der neuen Technik ließe sich in Zukunft Treibstoff für Militär- wie Zivil-Luftfahrt aus Kohle gewinnen. Der neue Energieträger könne auch in Dieselmotoren und Brennstoffzellen verwendet werden, wie Schobert auf einem Treffen der American Chemical Society in Atlanta sagte.

Kohlegetriebene Flugzeuge sind indes nichts Neues – Deutschland nutzte im Zweiten Weltkrieg einen solchen Treibstoff, dessen Ausgangsmaterial aus den Gruben kam. Allerdings waren entsprechende Produktionsstätten, um aus Kohle flüssige Brennstoffe herzustellen, bislang enorm teuer, sodass sich die Technik nie durchsetzen konnte. Das Verfahren von Schobert und Kollegen ermöglicht nun einen Jet-Treibstoff, der bis zu 75 Prozent Kohleprodukte enthält – und sich in ganz normalen Ölraffinerien herstellen lässt, ohne dass teure neue Fabriken gebaut werden müssen. Sollte sich das Verfahren bewähren, könnte es so zu einer auch ökonomisch sinnvollen Alternative zum rohölbasierten Flugbenzin werden.

"Unsere aktuelle Rezeptur ersetzt gut die Hälfte des Erdöls, was unserem heutigen Erdölimport recht nahe kommt. In kleinerem Maßstab konnten wir sogar 75 Prozent mit Kohleprodukten ersetzen", berichtet Schobert.

Kohle ist in den USA der billigste aller fossilen Brennstoffe und bietet die höchste Preisstabilität. Die Vorkommen sind in Nordamerika außerdem noch immer sehr groß. John Grasser vom US-Energieministerium nennt Schätzungen, nach denen der Umfang förderbarer Kohle in dem Land für 250 bis 300 Jahre ausreichen würde: "Man hört heute viel von erneuerbaren Energieträgern, und sie spielen sicherlich ihre Rolle dabei, unsere Abhängigkeit von Öl-Importen zu reduzieren", so Grasser. Die tatsächlichen Auswirkungen seien jedoch bislang noch gering: "Wir brauchen daher schon noch Energieträger wie Kohle, die in großen Mengen vorliegen und sich in Öl-Komponenten umwandeln lassen".

Neben der Verringerung der Abhängigkeit vom Öl hat der kohlebasierte Treibstoff noch andere Vorteile – etwa für die fortschrittliche Luftfahrttechnik. Heutige High-Performance-Militärmaschinen generieren laut Schobert sehr viel Hitze, was Hydraulik und Elektronik beschädigen kann. Aus diesem Grund nutzen Ingenieure den Flugzeugtreibstoff zur Hitzeableitung. Nimmt der Treibstoff Hitze auf, kann seine Struktur jedoch aufgelöst werden, was zu Kohlenstoffablagerungen in Leitungen und Düsen führen kann. Flugzeuge der nächsten Generation dürften zudem noch mehr Hitze generieren – mit der heutige Treibstoffe schlicht nicht umgehen können. Schobert und Kollegen testeten rund 50 Zusammensetzungen auf ihre thermische Stabilität – erstaunlicherweise war der haltbarste kohlebasiert. Dieser Treibstoff hielt Temperaturen bis zu 315 Grad Celsius aus – wesentlich mehr als heutige rohölbasierte Treibstoffe.

Das neue Verfahren nutzt raffiniertes Kohleöl, ein Nebenprodukt bei der Koksherstellung. Dieses Kohleöl wird dann in einer Ölraffinerie mit einem leicht zirkulierenden Rohöl ("Light Cycle Oil") gemischt. Diese Mixtur lässt sich dann mit Geräten, die in jeder Raffinerie stehen, hydrieren und zu den verschiedensten Produkten destillieren. So entstehen Diesel und Flugbenzin (ungefähr 40 Prozent beider Stoffe) sowie Autotreibstoff und Heizöl.

Weitere Vorteile des Kohletreibstoffs: Er kann drei bis vier verschiedene Treibstoffarten ersetzen, die vom Militär für Flugzeuge und Raketen verwendet werden. Mit geringen Modifikationen läuft damit sogar ein Dieselmotor. Schließlich ließe sich der Kohletreibstoff auch in Hochtemperatur-Brennstoffzellen zur Stromerzeugung nutzen, ohne dass man ihn verändern müsste, wie Schobert erklärt.

Doch noch ist nicht alles Gold, was glänzt: Die Forscher müssen weitere Hürden nehmen. So wurden erst 500 Gallonen des Treibstoffs hergestellt – zu wenig, um tatsächlich herauszufinden, wie teuer die Serienproduktion wird. Dennoch ist sich Schobert sicher, dass sein Kohletreibstoff mit anderen fossilen Brennstoffen konkurrieren kann.

Problematisch bleibt allerdings, dass die Versorgung mit raffiniertem Kohleöl mit den derzeit verwendeten Verfahren nur eingeschränkt möglich ist. Sollte der Bedarf steigen, würde auch sein Preis deutlich anziehen, meint Schobert: "Wir würden wohl den gesamten Markt der Kohle-Nebenprodukte aufsaugen – und die Leute, die es produzieren, sind ja nicht dumm." Schobert arbeitet daher derzeit an neuen Produktionsmethoden, die Ölraffinerie-Produkte nutzen.

Bevor die Kohletechnik überhaupt nutzbar wird, muss zudem erst noch ein großer Produktionsdurchlauf vorgenommen werden. Schobert will 50.000 Barrel seines Treibstoffes produzieren lassen, was mehrere zehn Millionen Dollar kosten könnte. Das Geld dafür soll aus der Wirtschaft kommen – er organisiert hierzu derzeit eine Konferenz, die noch in diesem Frühjahr Motorenhersteller und Ölfirmen an einen Tisch holen soll. Schobert hofft auch, dass er das Interesse der Airlines wecken kann: "Die brauchen zwar die verbesserten thermischen Eigenschaften unseres Treibstoffes nicht, könnten sich aber durchaus für eine verlässliche Treibstoffquelle mit stabilen Preisen interessieren."

Sollte Schobert das Geld zusammenbekommen, bleibt zum Schluss noch ein ganz besonderer Test: Jemand muss den neuen Treibstoff in ein Flugzeug füllen und tatsächlich damit fliegen. Bislang gab es nur Probeläufe mit stationären Jet-Motoren.

Übersetzung: Ben Schwan. (wst)