Regierungen wollen Steuereinnahmen. Autofahrer wollen günstige Meilen. Das Ergebnis? Eine hektische Suche nach einer Energiequelle, die nicht Benzin ist. Jahrelang schwankte die Branche zwischen Hype und hohlen Versprechungen. Wasserstoff? Ich warte immer noch auf die Infrastruktur. Batteriedichte? Besserung, aber langsam. Der neueste Anwärter ist jedoch kein neues Element oder eine komplexe chemische Verbindung. Es ist genau das, was wir beseitigen wollen. Kohlendioxid.
Können wir Abgase tatsächlich in Energie umwandeln?
Es klingt wie Science-Fiction-Alchemie. Nehmen Sie das Treibhausgas, das den Planeten erwärmt, zerlegen Sie es und verwandeln Sie es in flüssigen Treibstoff. Mehrere Unternehmen wetteifern derzeit darum, CO2-Kraftstoff kommerziell nutzbar zu machen. Sie reden nicht mehr nur darüber. Sie bauen Piloten. Die Logik ist verführerisch. Wenn Sie den von einem Motor emittierten Kohlenstoff auffangen und in Kraftstoff für einen anderen umwandeln können, entsteht ein geschlossener Kreislauf. Im Wesentlichen eine zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft. Es müssen keine neuen fossilen Brennstoffe erschlossen werden. Gerade recycelt.
Aber der Teufel steckt in der Chemie. Und die Wirtschaft.
Die Energiekosten für die Umwandlung von Luft in Kraftstoff
Der Prozess beinhaltet im Allgemeinen die Abscheidung von CO2 aus Industrieabgasen oder sogar direkt aus der Atmosphäre. Dann brauchen Sie Wasserstoff. Nicht irgendein Wasserstoff, sondern grüner Wasserstoff – hergestellt durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom. Sie zerschlagen CO2 und H2 unter hohem Druck und Hitze mithilfe spezieller Katalysatoren. Das Ergebnis? Synthetische Kraftstoffe, oft auch E-Fuels oder Power-to-Liquid (PtL) genannt.
Der Haken? Es erfordert eine enorme Energiemenge, um dies zu erreichen. Elektrolyse ist ineffizient. Kompression ist energieintensiv. Durch den Umwandlungsprozess geht ein erheblicher Teil des ursprünglichen erneuerbaren Stroms verloren. Während der Kraftstoff also bei der Verbrennung CO2-neutral ist, ist die Produktionskette weit davon entfernt. Sofern Sie nicht über eine absurde Menge überschüssigen Wind- oder Solarstroms verfügen, wird die Rechnung schnell hässlich.
Warum das plötzliche Interesse?
Warum jetzt? Weil der Verbrennungsmotor nicht leise verschwindet. Das EU-Verbot für neue Autos mit Verbrennungsmotor im Jahr 2035 hat bei den alten Herstellern Panik ausgelöst. Porsche investiert bereits stark in E-Fuels. Sie argumentieren, dass neue Autos zwar elektrisch sein müssen, die Milliarden vorhandener ICE-Fahrzeuge auf der Straße jedoch einen direkten Ersatz für Benzin benötigen. Diesel, Kerosin, Schiffstreibstoff – sie alle brauchen Alternativen. CO2-basierte Kraftstoffe bieten eine Brücke. Eine Möglichkeit, die Motoren am Laufen zu halten, ohne der Atmosphäre neuen Kohlenstoff hinzuzufügen.
Aber ist es billiger? Noch nicht. Die Produktionskosten sind hoch. Die Infrastruktur für die Verteilung dieser synthetischen Kraftstoffe ist nicht in großem Maßstab vorhanden. Und die Effizienzlücke bleibt ein eklatantes Problem. Ein Elektromotor hat vom Netz bis zum Rad einen Wirkungsgrad von etwa 77–90 %. Ein E-Fuel-Motor? Vielleicht 30-40 %. Du verschwendest die Hälfte deiner Energie, nur um sie zu verbrennen.
Die eigentliche Frage ist nicht, ob es funktioniert, sondern ob es wichtig ist
Die Technik funktioniert. Wir wissen das seit Jahrzehnten. Ähnliches geschah im Haber-Bosch-Verfahren mit Ammoniak im 20. Jahrhundert. Das Fischer-Tropsch-Verfahren wandelt Kohle in flüssigen Brennstoff um, der in Südafrika häufig verwendet wird. Jetzt tauschen wir einfach Kohle gegen abgeschiedenes CO2 und grünen Wasserstoff ein.
Der Engpass ist keine Wissenschaft. Es ist Maßstab. Können wir ausreichend grünen Wasserstoff produzieren?
Die wirtschaftliche Realität von Kohlenstoffbrennstoffen
Byron Elton verkauft nicht nur einen Traum. Er verweist auf ein konkretes 10-Milliarden-Dollar-Joint-Venture zwischen Louisiana und Sasol, einem südafrikanischen Energieriesen, zum Bau einer riesigen Gas-to-Liquid-Anlage (GTL) in der Nähe von Lake Charles. Das Ziel? Um zu beweisen, dass CO2-betriebene Fahrzeuge nicht nur eine Laborkuriosität sind. Sie kommen. Schnell.
Eltons Unternehmen Carbon Sciences verfügt über einen Prozess, der CO2, Methan und einen Katalysator in Synthesegas umwandelt. Dieses Synthesegas wird zu sauberem Diesel. Später Kerosin. Dann Benzin. Kein Motorwechsel. Keine Nachrüstung. Einfach pumpen und los geht’s.
Der dahinter stehende Fischer-Tropsch-Prozess ist nicht neu. Im Zweiten Weltkrieg trieb es Panzer an. Aber es war immer zu teuer, um mit Rohöl zu konkurrieren. Elton behauptet, das habe sich geändert. Seine Technologie macht es angeblich machbar. Und sauber. Er argumentiert, dass wir nicht nur Treibstoff herstellen. Wir schrubben die Atmosphäre.
Aber nicht jeder kauft es.
Die Opposition bestreitet die Chemie nicht. Sie leugnen die Ökonomie. Die Herstellung von Treibstoff aus CO2 ist kostspielig. Es ist ineffizient. Der zum Einfangen und Umwandeln des Kohlenstoffs erforderliche Energieaufwand übersteigt häufig den Energieaufwand des endgültigen Tropfens.
Was bekommen wir also? Eine sauberere Verbrennung. Ein kleinerer Platzbedarf. Allerdings zu einem höheren Preis. Und eine geringere Effizienz.
Lösen wir das Klimaproblem wirklich? Oder suchen Sie einfach nach einer teureren Art zu fahren?
Schlechtes gegen weniger Schlechtes eintauschen
In der Debatte geht es nicht um Physik. Es geht um Pragmatismus.
Wenn Sie als politischer Entscheidungsträger anspruchsvolle Emissionsziele erreichen möchten, bieten CO2-betriebene Fahrzeuge einen direkten Weg. Sie fangen den Abfall ein. Du wandelst es in Energie um. Du schleifst es. Es ist kreisförmig. Es ist sexy.
Aber wenn Sie Ingenieur oder Verbraucher sind, wird die Rechnung hässlich. Die LCA (Life Cycle Assessment) erzählt eine andere Geschichte. Die Infrastruktur für GTL ist kapitalintensiv. Die Energiedichte ist gut, reicht aber nicht aus, um die Förderkosten auszugleichen.
Einige argumentieren, wir tauschen die schlechte Atmosphäre von Erdöl gegen die schlechte Wirtschaftlichkeit synthetischer Kraftstoffe ein. Es ist ein Nettogewinn an Reinheit. Ein Nettoverlust an Erschwinglichkeit.
Elton sagt, dass die Kosten sinken werden. Sasol sagt, dass die Menge den Preis rechtfertigen wird. Die Regierung des Bundesstaates Louisiana sagt, die Arbeitsplätze rechtfertigen das Risiko.
Doch die Skeptiker bleiben. Sie sehen eine Lösung und suchen nach einem Problem. Oder ein Problem, das bereits durch Batterien und erneuerbare Energien gelöst wird.
Warum Milliarden in eine komplexe Chemiefabrik investieren, wenn man auch einfach das Stromnetz elektrifizieren könnte?
Die Antwort hängt davon ab, worauf Sie mehr Wert legen. Sofortige Reduzierung der Abgasemissionen? Oder langfristige systemische Effizienz?
Es gibt keine einfache Antwort. Nur eine Wahl zwischen zwei unvollkommenen Zukünften. Einer verbrennt Dreck. Der andere verbrennt Geld. Beide verbrennen Kohlenstoff.
Der Treibstoff ist fertig. Die Frage ist, ob irgendjemand dafür bezahlen wird.
Die Thermodynamik des Kohlenstoffrecyclings
Der Hype um die Abscheidung von CO2 zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe kommt Ozzie Zehner unheimlich bekannt vor. Als Gastprofessor an der UC-Berkeley und Autor des in Kürze erscheinenden Buches Green Illusions (Bison Books, 2012) sieht Zehner eine direkte Parallele zum Wasserstoff-Brennstoffzellen-Boom, der erst vor wenigen Jahren verpuffte. Diese Ära versprach eine saubere Zukunft, die von überschüssiger Sonnenenergie angetrieben wurde, die zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff genutzt wurde. Der Haken? Die Energieabrechnung stimmte nie überein. Man musste mehr Energie in den Elektrolyseprozess pumpen, als man jemals von der Brennstoffzelle zurückbekam.
Es ist, als würde man eine Gelddruckmaschine betreiben, die 23 US-Dollar kostet, um einen 20-Dollar-Schein zu drucken. Sie geben buchstäblich Wert aus, um Wert zu schaffen, mit einem Nettoverlust.
Zehner argumentiert, dass die Herstellung synthetischer Kraftstoffe aus Kohlendioxid ebenso energetisch bestrafend sei. Befürworter behaupten, dass diese Prozesse Wärme oder Strom in flüssiger Form für den späteren Gebrauch speichern können. Das ist technisch gesehen wahr. Aber hier ist die harte Wahrheit, die Zehner betont: CO2 ist kein Kraftstoff. Es ist ein Abfallprodukt. Es muss chemisch zu etwas Brennbarem raffiniert werden, beispielsweise zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas.
Die Barriere ist die Thermodynamik. Insbesondere die endotherme Reaktion, die zur Bindung von Kohlenstoff und Wasserstoff erforderlich ist. Um die Reaktion voranzutreiben, muss viel Wärme und Energie zugeführt werden. Es kann sein, dass Sie etwas Treibstoff herausbekommen, aber Sie werden nie die gesamte zugeführte Energie zurückbekommen.
„Bis sie herausgefunden haben, wie man die Gesetze der Thermodynamik ändert“, sagt Zehner, „bleiben wir bei dem, was wir haben.“
Warum also das komplexe, energieintensive Geschwätz auf sich nehmen? Zehner weist darauf hin, dass es weitaus einfacher und kostengünstiger sei, einfach vorhandene Erdgasressourcen zu fördern. Wir haben bereits riesige Methanreserven im Boden. Warum sollte man dafür bezahlen, der Atmosphäre CO2 zu entziehen, es mit Wasserstoff zu mischen, starke Hitze anzuwenden und dann das entstehende Methan zu extrahieren? Das macht kein Industrieunternehmen. Die Wirtschaftlichkeit funktioniert nicht, wenn Sie das fertige Produkt sofort vorrätig haben.
Dann gibt es noch das Sauberkeitsargument. Befürworter behaupten, synthetische Kraftstoffe seien sauberer als fossile Kraftstoffe. Per Definition sind sie es nicht. Sie benötigen Energie, um den Kraftstoff zu erzeugen oder umzuwandeln. Wenn diese Energie aus der Kernenergie stammt, um genügend Volumen für den Umwandlungsprozess zu erhalten, stellt sich die politische Frage: Ist Kernenergie tatsächlich sauberer als die Ausgrabung fossiler Brennstoffe? Die Antwort hängt davon ab, wen Sie fragen.
Warum Carbon-to-Fuel Energie verschlingt
Das Kernproblem bei synthetischen Kraftstoffen ist der Energienachteil. Um CO2 in einen nutzbaren Brennstoff wie Methan umzuwandeln, ist eine endotherme Reaktion erforderlich. Das bedeutet, dass Sie externe Wärme und Energie bereitstellen müssen, um die chemische Veränderung voranzutreiben. Durch den resultierenden Kraftstoff erhalten Sie einen Teil der Energie zurück, aber nie die gesamte Energie. Wie Zehner anmerkt, bleiben wir bei der physikalischen Realität des Energieverlusts hängen, bis jemand herausfindet, wie man die Gesetze der Thermodynamik ändern kann.
Zehner vergleicht dies mit dem gescheiterten Wasserstofftraum. Wasserstoff-Brennstoffzellen sollten überschüssige Sonnenwindenergie nutzen, um Wasserstoff zu erzeugen. Das Problem? Die Herstellung des Wasserstoffs erforderte mehr Energie, als man daraus herausholte. Es ist, als hätte man eine Maschine, die 20-Dollar-Scheine erstellt, aber die Herstellung jedes einzelnen Scheins kostet 23 Dollar.
Zehner argumentiert, dass die Herstellung von CO2-Kraftstoffen ebenso energieintensiv sei
Die falsche Gleichwertigkeit der Befürwortung umweltfreundlicher Autos
Zehners Schluss fällt mit einem lauten Knall aus. Er argumentiert, dass wir einfach ein Problem gegen ein anderes austauschen. „Es ist für Ärzte nicht akzeptabel, für Zigaretten mit niedrigem Teergehalt zu werben“, stellt er fest. „Warum sollten Umweltschützer alternativ betriebene Autos fördern?“
Es klingt scharf. Es spielt sich gut in einer Debatte ab. Aber hält es stand, wenn man die tatsächlichen Mechanismen der Situation betrachtet? Die Analogie zu Zigaretten mit niedrigem Teergehalt ignoriert den grundlegenden Unterschied zwischen einem Produkt, das von Natur aus giftig ist, und einer Technologie, die einfach weniger schädlich ist als ihr Vorgänger.
Die offene Frage ist nicht nur rhetorischer Natur. Es ist praktisch. Ist eine Alternative mit „geringerem Teergehalt“ eine praktikable Lösung für die Umwelt? Oder polieren wir nur das Chrom auf einem sinkenden Schiff? Die Debatte darüber, ob alternative Kraftstoffe eine echte Lösung oder eine Ablenkung vom Marketing darstellen, bleibt weit offen.
