Wie E-Kerosin die Luftfahrt klimaneutral machen soll – und warum Rohstoffe zum Engpass werden
Während andere Verkehrssektoren auf Elektrifizierung setzen können, bleibt die Luftfahrt auf flüssige Energieträger angewiesen. E-Kerosin gilt als Schlüsseltechnologie für treibhausgasneutrales Fliegen, doch die Produktion ist rohstoffintensiv. Eine aktuelle Studie des PtX Lab Lausitz und der Dechema vergleicht erstmals systematisch 144 Technologiekombinationen und deren Materialbedarf. Die ressourcenschonendste Route kombiniert PEM-Elektrolyse mit Methanol-to-Jet-Synthese und CO₂ aus biogenen Quellen. Die Umsetzung erfordert jedoch eine neue Rohstoffstrategie und regulatorische Verlässlichkeit.
Autoren: Angee Fehling, Wissenschaftliche Projektmanagerin, und Dr. Dinh Du Tran, Senior Advisor E-Chemicals und E-Fuels, Dechema
Analyse zum Rohstoffbedarf der E-Kerosin-Produktion für klimaneutrales Fliegen
Trotz wachsender Effizienz und moderner Flotten gehört der Flugverkehr weiterhin zu den großen Emittenten von Treibhausgas. Während es in anderen Sektoren wie der Energieversorgung oder dem Straßenverkehr bereits etablierte Elektrifizierungsstrategien gibt, bleibt die Langstrecke im Flugverkehr weitgehend auf flüssige Energieträger angewiesen. Ein Hoffnungsträger: grünstrombasiertes „E-Kerosin“. Es soll in Zukunft fossile Flugkraftstoffe ersetzen und damit das Fliegen klimaneutral machen. Doch die Umstellung ist nicht nur energie-, sondern auch rohstoffintensiv. Eine neue Studie des PtX Lab Lausitz und der Dechema legt nun erstmals umfassend offen, wie hoch der Materialbedarf für verschiedene Herstellungsrouten tatsächlich ist. Mithilfe modularer Lebenszyklusanalyse und der Berechnung des „Gesamten Materialbedarfs“ TMR (Total Material Requirement) werden technologische Optionen systematisch verglichen. Die Ergebnisse zeigen: Eine klimaneutrale Luftfahrt ist möglich. Grundvoraussetzungen dafür sind massive Investitionen, technologische Weichenstellungen und eine neue Rohstoffpolitik, die wiederum für einen schnellen Hochlauf entsprechender Produktionsanlagen erforderlich sind.
Inhalt:
- Analyse zum Rohstoffbedarf der E-Kerosin-Produktion für klimaneutrales Fliegen
- Der modulare Aufbau der E-Kerosin-Produktion
- Technologiewahl als Rohstofffrage
- Der Faktor Strommix: erneuerbar, aber rohstoffintensiv
- Szenarien bis 2050: Bedarf, Ausbau, Herausforderungen
- Kritikalität der eingesetzten Rohstoffe
- Entwicklungspotenziale: Rohstoffe, Politik, Infrastruktur
- Innovationen und strategische Leitplanken
- Fazit: Klimaneutralität mit Nebenbedingungen
- Angee Fehling
- Dr. Dinh Du Tran
Der modulare Aufbau der E-Kerosin-Produktion
Die Wertschöpfungskette der E-Kerosin-Produktion erstreckt sich über mehrere Teilschritte (s. Abb. unten). Im ersten Schritt muss über erneuerbare Energien ausreichend Strom für Bau und Betrieb der verschiedenen Anlagen bereitgestellt werden. Über eine Wasserelektrolyse wird anschließend Wasserstoff (H2) hergestellt, während Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre oder biogenen Quellen abgetrennt werden kann. H2 und CO2 werden abschließend zu E-Kerosin und diversen Nebenprodukte umgesetzt. Die Studie analysiert 144 verschiedene Technologiekombinationen dieser Teilschritte in verschiedenen Skalierungen. Die untersuchten Prozesse gliedern sich dabei in drei Kernmodule:
- CO2-Abscheidung aus der Luft, Biogas, Bioethanol und Biomasseheizkraftwerken
- Wasserstoffproduktion mittels der Elektrolysetechnologien PEM, AEL und SOEC
- Synthese des E-Kerosins über eine Methanolsynthese aus CO2 und H2 und anschließender Methanol-to-Jet(MtJ)-Verarbeitung oder dem Fischer-Tropsch(FT)-Verfahren.
Dieser modulare Aufbau ermöglicht eine flexible Bewertung der einzelnen Pfade. Durch die modularen Life Cycle Assesments lassen sich Materialbedarfe variabel quantifizieren – und auf ihre Umwelt- und Versorgungsauswirkungen hin bewerten. Die daraus resultierenden TMR-Werte geben an, wie viel Rohstoffaufwand pro Kilogramm erzeugtem E-Kerosin benötigt wird.
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