Klima und Stickoxide mit synthetischem Kraftstoff im Griff

15.01.2018

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RWTH-Wissenschaftler bewerten Umweltwirkungen von neuen Oxymethylenether-Kraftstoffen vom Windrad bis zur Straße

 

Der Verkehrssektor erzeugt ein Viertel der weltweiten Treibhausgasemissionen und verantwortet – beispielsweise durch Stickoxide und Ruß – zusätzlich die lokale Luftverschmutzung, insbesondere in Städten. Zur Reduktion dieser Umweltwirkungen arbeiten RWTH-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an alternativen Kraftstoffen aus regenerativen Quellen.

Im Rahmen des Kopernikus-Projektes „Power-to-X“ steht die ganzheitliche ökologische Bewertung des alternativen Kraftstoffs Oxymethylenether, kurz OMEx, im Fokus einer interdisziplinären Arbeitsgruppe. Hieran sind die RWTH-Lehrstühle für Technische Thermodynamik, für Systemverfahrenstechnik und für Verbrennungskraftmaschinen sowie das Institut für Technische und Makromolekulare Chemie beteiligt. Die Zusammenarbeit wurde im „Power-to-Fuel“-Projekthaus des RWTH-Strategiefonds und im Exzellenzcluster „Tailor-Made Fuels from Biomass“ etabliert. Die Ergebnisse einer Studie wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Energy & Environmental Science“ veröffentlicht.

Maßgeschneiderte Kraftstoffe

Gewöhnliche Kraftstoffe erzeugen bei der Verbrennung das Treibhausgas Kohlendioxid. Alternative Kraftstoffe schließen den Kohlenstoffkreislauf, da sie aus Kohlendioxid hergestellt werden können. Hierzu wird das Kohlendioxid mit Wasserstoff in maßgeschneiderte Kraftstoffe umgewandelt. Wenn der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien hergestellt wird, sind diese Kraftstoffe nahezu klimaneutral. Oxymethylenether, kurz OMEx, sind eine Gruppe dieser maßgeschneiderten Kraftstoffe. Bedingt durch ihre molekulare Struktur und den hohen Sauerstoffanteil verbrennen OMEx im Vergleich zu fossilem Diesel mit deutlich niedrigeren Rußemissionen, wodurch sich niedrigere Stickoxidemissionen realisieren lassen. Damit bieten OMEx-Kraftstoffe die Chance, nicht nur klimafreundlicher zu sein, sondern auch andere Umweltauswirkungen wie Stickoxid- und Rußemissionen herkömmlicher Kraftstoff zu reduzieren.

Im Rahmen der neuen Studie wurde ein Gemisch aus dem kurzkettigem OME1 (Dimethoxymethan) und fossilem Diesel analysiert. Die Umweltwirkungen wurden anhand einer Ökobilanz ermittelt. Diese erfasste alle Aspekte von der Stromproduktion mit Windkraft bis hin zu Verbrennung auf der Straße (Wind-to-Wheel). Für eine effizientere Produktion von OME1 wurde eine neue chemische Route entwickelt. Die Studie zeigt, dass diese den Wirkungsgrad im Vergleich zur bisherigen Produktion von OME1 um zwölf Prozentpunkte erhöht und so den Wasserstoffbedarf reduziert. Die Ökobilanz belegt das Potenzial von OME1 als nahezu klimaneutraler Kraftstoff: Ersetzt man 24 Prozent fossilen Diesel durch OME1, reduzieren sich Treibhausgasemissionen um bis zu 22 Prozent. Gleichzeitig zeigen Messungen am Motor, dass der neue Kraftstoff die Emissionen von Stickoxiden und Ruß um 43 Prozent beziehungsweise 75 Prozent mindert. Mit ausreichend regenerativer Energie könnte der Zusatz von OME1-Kraftstoff ein erster vielversprechender Schritt in Richtung eines nachhaltigen Transportsektors sein.

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Redaktion: Presse und Kommunikation