Grüne Zukunft für Heizöl & Co.?

Chemieingenieur Dr. Thomas Kuchling vom Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen an der TU Bergakademie Freiberg

Benzin und Heizöl aus regenerativen Rohstoffen – das ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Forscher arbeiten intensiv daran, die CO2-neutralen Brennstoffe alltagstauglich zu machen. Im Interview spricht Chemieingenieur Thomas Kuchling über die neuen Möglichkeiten.

Flüssige Brennstoffe sind auch künftig für die Energieversorgung relevant – davon ist Thomas Kuchling vom Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen an der TU Bergakademie Freiberg überzeugt. Sie müssen aber natürlich auf nachhaltigen Quellen basieren statt auf Erdöl. Der promovierte Chemieingenieur erforscht die Nutzung regenerativer Rohstoffe zur Herstellung neuer Kraft- und Brennstoffe. Ihre Einsatzmöglichkeiten wären vielfältig und reichen vom Autokraftstoff bis zum Heizöl für Öl-Brennwertthermen. Aus technischer Sicht bereiten Herstellung bzw. Anwendung der neuen Brennstoffe grundsätzlich keine Probleme mehr, die Erzeugungskosten sind jedoch noch vergleichsweise hoch. Im Interview spricht Kuchling über Algen, Restholz und Altspeisefette als Energieträger der Zukunft – und die Erleichterungen, die die CO2-neutralen Brennstoffe für die Energiewende mit sich bringen. 

Für die Energiewende und den Klimaschutz können zukünftig CO2-reduzierte flüssige Energieträger einen Beitrag leisten. Herr Dr. Kuchling, was darf man sich darunter vorstellen?

Thomas Kuchling: Flüssige Kraft- und Brennstoffe werden auch zukünftig einen signifikanten Beitrag für die Energieversorgung leisten müssen, damit die Energiewende gelingen kann. Die Vorteile flüssiger Energieträger sind die vorhandene Infrastruktur, die gute Handhabbarkeit, Transportierbarkeit und Lagerfähigkeit sowie die hohe Energiedichte. 

Um die erforderliche CO2-Minderung zu erreichen, müssen die fossilen Kohlenstoff- und Wasserstoffquellen allerdings schrittweise durch regenerative Rohstoffe ersetzt werden. Weltweit wird intensiv an der Entwicklung neuer Produkte und den entsprechenden Herstellungsprozessen gearbeitet. 

In einem aktuellen öffentlich geförderten Projekt gewinnen Sie aus Algen synthetische CO2-neutrale Kraft- und Brennstoffe. Sind das die Kraft- und Brennstoffe der Zukunft?

Thomas Kuchling: Algen sind nur eine mögliche Option. In einer aktuellen Studie haben wir vielfältige Pfade für neue Kraft- und Brennstoffe untersucht und bewertet. Dazu zählt auch die Herstellung synthetischer Produkte auf der Basis land- und forstwirtschaftlicher Rest- und Abfallstoffe wie Holz oder Stroh beziehungsweise von Kohlendioxid und grünem Wasserstoff. Dieser kann aus Wasser unter Einsatz von Wind- und Sonnenstrom generiert werden. Dies ermöglicht die chemische Speicherung von fluktuierend anfallender erneuerbarer Energie und erleichtert somit die Energiewende in der Stromwirtschaft. Aber auch biogene Öle können nach einer chemischen Aufbereitung das Angebot an CO2-reduzierten flüssigen Energieträgern ergänzen.

Das klingt vielversprechend, bisher gibt es diese Kraft- und Brennstoffe aber nicht. Warum ist das so? 

Thomas Kuchling: Das liegt weniger an der Technik als an den momentan noch höheren Herstellungskosten und vor allem an den verfügbaren Rohstoffressourcen. Die Technologien zur Veredelung von Kohle und Biomasse sind schon lange bekannt. Doch benötigt man für diese neuen synthetischen Kraft- und Brennstoffe sehr große Mengen an regenerativem Kohlen- und Wasserstoff, um den riesigen Bedarf zu decken. Und diese Ressourcen müssen zudem ja auch nachhaltig sein. 

Erneuerbare Energien sind nicht per se nachhaltig, wie meinen Sie das? 

Thomas Kuchling: Entscheidend für die Umwelteinwirkung flüssiger Brennstoffe ist die Herkunft der Hauptelemente Kohlenstoff und Wasserstoff. Da sie immer Kohlenstoff enthalten, bei dessen Verbrennung CO2 entsteht, ist insbesondere die Schließung der Kohlenstoffkreisläufe wichtig und weniger eine Dekarbonisierung der Energieträger selbst. Das wird ermöglicht, wenn – anders als bei Millionen Jahre alten fossilen Rohstoffen – der Kohlenstoff zeitnah über den Weg der Photosynthese oder die direkte Nutzung von CO2 zum Beispiel aus Industrieabgasen oder der Atmosphäre eingebunden wird. So lässt sich weitgehende Treibhausgas-Neutralität erreichen. 

Ein weiterer Aspekt: Die Konkurrenz der energetischen Nutzung biogener Rohstoffe zur Nahrungsmittelproduktion steht häufig in der Kritik. Zunehmend wird man beispielsweise mit Algen, Restholz, Stroh oder gebrauchten Altspeisefetten neue Ressourcen erschließen müssen. Aber auch eine Mehrfachnutzung von Kohlenstoff aus Altreifen, Kunststoffabfällen bis hin zu Industrieabgasen ist denkbar.

Wenn es nun aber zur Elektrifizierung und Sektorkopplung kommt, warum brauchen wir dann noch synthetische Kraft- und Brennstoffe? 

Thomas Kuchling: Bei der Diskussion über die Deckung des zukünftigen Energiebedarfs darf die Dimension dieser Aufgabe nicht außer Acht gelassen werden. Für eine vollständige Elektrifizierung des Verkehrs und des Wärmemarktes müssten zusätzlich rund 1.000 Terrawattstunden (TWh) Strom bereitgestellt und verteilt werden. Weitere 320 TWh würden benötigt, um den gegenwärtig eingesetzten Kohle- und Kernstrom zu substituieren. In Summe entspricht das etwa dem siebenfachen der heute regenerativ erzeugten Strommenge. Die dafür erforderliche Infrastruktur ist heute ebenso wenig verfügbar wie ausgereifte und preisgünstige Batterien als Stromspeicher.

Mit treibhausgasreduzierten flüssigen Kraft- und Brennstoffen kann die vorhandene Technologie und Infrastruktur weiterhin genutzt werden – aus volkswirtschaftlicher Sicht ein immenser Vorteil.