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Die Luftfahrtbranche muss Lösungen finden, um ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Angesichts der Einschränkungen von elektrischen oder wasserstoffbetriebenen Flugzeugen stellen nachhaltige Kraftstoffe nicht-fossilen Ursprungs eine vielversprechende Richtung dar. Forscher der University of Illinois in Urbana-Champaign haben ein ausgeklügeltes Verfahren entwickelt, das Lebensmittelabfälle in Flugzeugtreibstoff umwandelt und vollständig für moderne Triebwerke geeignet ist. Ihre in Nature Communications veröffentlichten Ergebnisse belegen die technische Machbarkeit eines Ansatzes, der sich in eine Kreislaufwirtschaft einfügt.

Die Umwandlung von Abfall in Kraftstoff

Der Prozess beginnt mit der Sammlung verschiedener organischer Rückstände, darunter Speisereste, Schalen und andere Bioabfälle. Diese Rohstoffe durchlaufen eine thermochemische Behandlung namens hydrothermale Verflüssigung, die den natürlichen Mechanismus der Erdölentstehung beschleunigt nachahmt. Unter hohem Druck und bei hoher Temperatur verwandelt sich die Biomasse in ein rohes Biocrude-Öl, das noch verschiedene unerwünschte Elemente enthält.


Dieses biologische Öl erfordert anschließend eine unverzichtbare Reinigungsphase, um den strengen Normen der Luftfahrt zu genügen. Die Wissenschaftler verwenden eine katalytische Behandlung mit Kobalt und Molybdän, um unerwünschte Bestandteile wie Sauerstoff, Stickstoff und Schwefer sowie Wasser, Salze und Asche zu entfernen. Dieser Raffinationsschritt führt zur Gewinnung reiner Kohlenwasserstoffe, die für Flugzeugtriebwerke geeignet sind.

Der endgültige Kraftstoff weist chemische Eigenschaften auf, die denen von klassischem Kerosin praktisch gleichen. Er erfüllt alle technischen Anforderungen, die von den Zivilluftfahrtbehörden festgelegt wurden, was ihn sofort einsatzfähig macht, ohne dass Triebwerke oder bestehende Verteilnetze modifiziert werden müssen.

Die ökologischen und technischen Vorteile

Die Untersuchung des gesamten Lebenszyklus zeigt, dass dieser Biokraftstoff im Vergleich zu fossilem Kerosin eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen von bis zu 80 % ermöglichen könnte. Diese bedeutende Verringerung erklärt sich durch die erneuerbare Natur des Rohmaterials und durch die Abfallbehandlung, die deren Zersetzung zu Methan auf Deponien verhindert.

Aus technischer Sicht stellt die sofortige Kompatibilität mit Flugzeugen im Einsatz einen entscheidenden Vorteil für eine schnelle Umsetzung dar. Im Gegensatz zu anderen Optionen, die tiefgreifende Umbauten der Flugzeuge oder Ausrüstungen erfordern, kann dieser Kraftstoff direkt in die Tanks eingefüllt werden, ohne spezielle Anpassungen.

Die Vielfalt der mit der Methode verwendbaren Rohstoffe stellt einen weiteren bemerkenswerten Vorteil dar. Die Forscher präzisieren, dass verschiedene organische Quellen genutzt werden können, von Lebensmittelabfällen bis zu landwirtschaftlichen Rückständen, einschließlich Klärschlamm, was eine flexible Versorgung je nach Region und Jahreszeit gewährleistet.

Um mehr zu erfahren: Was ist hydrothermale Verflüssigung?

Diese Technologie reproduziert unter kontrollierten Bedingungen den natürlichen geologischen Prozess der Erdölbildung. Sie setzt organisches Material Temperaturen von etwa 300°C unter hohem Druck in Gegenwart von Wasser aus. In nur wenigen Stunden verwandelt sie feuchte Abfälle in nutzbares Biocrude-Öl.

Im Gegensatz zu anderen Ansätzen erfordert die hydrothermale Verflüssigung keine vorherige Trocknungsphase der Abfälle. Diese Besonderheit senkt den Energieverbrauch des Gesamtprozesses erheblich. Die Technik funktioniert mit sehr diversen Rohmaterialien, was ihre Vielseitigkeit garantiert.

Der Energieertrag dieses Verfahrens übertrifft den konventioneller Methoden zur Biokraftstoffproduktion. Die Forschungen werden fortgesetzt, um die Katalysatoren zu verbessern und die Leistung der Umwandlung weiter zu steigern, mit vielversprechenden industriellen Anwendungsmöglichkeiten.