Biokraftstoff wird derzeit verstärkt im Autotransport eingesetzt, aber was ist mit Flugzeugen? Das Thema der Verwendung dieser Art von Kraftstoff ist in China mittlerweile weit verbreitet, und bestimmte Entwicklungsbereiche für die Zukunft wurden bereits umrissen.
Der Luftverkehr ist für drei Prozent der Treibhausgasemissionen in der EU verantwortlich, und es besteht die Hoffnung, dass der Einsatz von Biokraftstoffen in Flugzeugen dazu beitragen kann, diesen Wert zu senken und das Ziel der International Air Transport Association zu erreichen, die Kohlenstoffemissionen des Luftverkehrs im Vergleich zu 2005 bis 2050 zu halbieren.
Professor Chong Cheng Tung vom China-UK Low Carbon College beschrieb die Entwicklungsperspektiven von Biokraftstoffen in einem Interview mit dem Engineers Journal.
Wie nah sind wir daran, saubere Kraftstoffe für die Luftfahrt einzusetzen?Biokraftstoff wurde erstmals 2008 in der Luftfahrt eingesetzt. Es war Virgin Atlantic, das 20 Prozent der Biokraftstoffe mit konventionellen Kraftstoffen mischte. Im Laufe der Jahre haben mehrere weitere Unternehmen diese Technologie getestet (Air New Zealand, KLM). Die jüngste Errungenschaft in diesem Bereich ist die chinesische Fluggesellschaft Hainan Airlines, die 2017 für einen Flug von China in die USA verbrauchtes Pflanzenöl mit herkömmlichem Düsentreibstoff verwendete .
Es war eine gute Demonstration der Verwendung alternativer Kraftstoffe, daher sind Fortschritte zu verzeichnen.
Was ist das Potenzial von Biokraftstoffen zur Reduzierung der Luftverkehrsemissionen?Das Potenzial ist riesig. Laut einer Studie (European Aviation Environmental Report 2019) können Biokraftstoffe die Emissionen um bis zu 90 Prozent senken.
Derzeit werden in der EU auf Bio-Additiven basierende Flugkraftstoffproduktionsanlagen auf etwa 2,3 Millionen Tonnen pro Jahr geschätzt, was etwa vier Prozent der konventionellen fossilen Kraftstoffe entspricht.
Funktioniert Biokraftstoff so gut wie Kerosin?Im Allgemeinen lieferten die Tests ein positives Ergebnis. Momentan haben wir die Grenzen für nachhaltiges Arbeiten festgelegt, abhängig von der Qualität der Biokraftstoffe, die je nach Produktionsprozess und Rohstoff variiert.
Aus den vielen Studien, die wir durchgeführt haben, wurde deutlich, dass der erzeugte Biokraftstoff überschüssigen Sauerstoff enthält. Somit wird der Heizwert (Energiedichte) im Vergleich zu herkömmlichem Düsentreibstoff geringfügig geringer. Basierend auf diesen Daten haben wir eine Technologie zur Weiterverarbeitung dieses Biokraftstofftyps für die Luftfahrt entwickelt.
Wenn wir über die Verwendung von Biokraftstoffen in der Luftfahrt sprechen, sprechen wir natürlich nicht über einen vollständigen Ersatz. Wir planen, das „grüne“ Analogon schrittweise zu ersetzen. Zunächst wird der Prozess darin bestehen, zwei Treibstoffarten, beispielsweise 10 oder 20 Prozent Biokraftstoff, mit herkömmlichem Flugkerosin zu mischen. Dies würde zu einer Reduzierung von CO2 führen.
Sie arbeiten an der sauberen Verbrennung von Biokraftstoffen. Bedeutet dies, dass selbst wenn Sie sauberes Benzin haben, es immer noch schlecht brennen kann?Ja, das ist richtig. Sie müssen über einen Mechanismus für die saubere Verbrennung verfügen, da sich die Eigenschaften von Biokraftstoffen von denen herkömmlicher Kraftstoffe sowohl hinsichtlich der physikalischen als auch der chemischen Eigenschaften unterscheiden.
Die Frage ist, ob die Motoren modifiziert werden müssen, damit die Verbrennung sauberer wird, oder ob es eine Art von Kraftstoffmodifikation gibt, die problemlos verbrannt werden muss.
Es gibt viele Meinungen dazu, aber wir versuchen natürlich, den Motor nicht zu modifizieren, da er letztendlich teuer und unpraktisch sein wird.
Wir führen viele Tests durch, insbesondere Verbrennungstests, um sicherzustellen, dass wir die Emissionen wirklich reduzieren und den richtigen Wirkungsgrad erzielen.
Sie möchten keinen Kraftstoff mit niedrigem Wirkungsgrad, der zur Hälfte brennt und Verbrennungsprobleme verursacht? Daher sind strenge Tests, insbesondere in der Luftfahrt, ein absolutes Muss, da sie die Flugsicherheit betreffen.
Es gibt viele verschiedene Quellen für Biokraftstoffe. Werden sie alle in Betracht gezogen oder gibt es einen Anführer?Ich habe an Biokraftstoffen der ersten Generation gearbeitet, die Nahrungspflanzen für Verbrennungstests verwenden. Jetzt besteht jedoch die Tendenz, auf Biokraftstoffe der zweiten und dritten Generation umzusteigen, die nicht mit Nahrungsmitteln konkurrieren und nicht von Land abhängig sind.
Gebrauchtes Pflanzenöl ist offensichtlich eine gute Lösung. Insbesondere in China gibt es in der Lebensmittelindustrie und insbesondere in der Getränkeindustrie viel pflanzliches Altöl. Die Umstellung auf Biokraftstoffe ist also mit einem großen Spielraum verbunden.
Das Ausgangsmaterial hängt von den Quellen ab. Und dieser Rohstoff hängt letztendlich vom Land ab, in dem er gewonnen wird. Derzeit gibt es in China viele Möglichkeiten, Altöl zu verwenden, in der EU ist dies jedoch nicht der Fall.
In Europa ist es möglicherweise sinnvoller, nach anderen alternativen Quellen zu suchen, z. B. nach Tabakstängeln, tierischen Fettabfällen oder Biomasse auf Lignocellulosebasis.
Lignocellulose dient als Basis für Biomasse - Stärke, Zuckerrohrmehl - und all dies sind potenzielle Rohstoffe für Biokraftstoffe. Die EU zertifiziert einige dieser Biokraftstoffe als luftfahrtfreundlich, daher sehen wir große Fortschritte in diesem Bereich.
Was ist mit Algen?Natürlich gibt es viele Hoffnungen für die Entwicklung von Biokraftstoffen aus Algen, aber es gibt viele Probleme bei der Produktion. Die EU kann diesen Prozess immer noch nicht in großem Umfang kommerziell verfügbar machen.
In diesem Bereich wird es noch viele weitere Studien geben. Dies ist einer der Bereiche, über die ich auch nachdenken möchte, denn in China gibt es auch viele Algen.
Wenn Sie darauf wetten, was der Treibstoff der Zukunft werden könnte, welcher wäre es?Ich denke, dies ist ein pflanzliches Altöl sowie lignocellulosehaltige Biomasse, die ein wirklich gutes Potenzial für die Umwandlung in Biokraftstoff für die Luftfahrt hat. Nur weil es Rohstoffe gibt, gibt es Technologie, und es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Kosten sinken, um die Massenproduktion zu verwirklichen.
Sie haben die Kosten erwähnt. Wie können wir das umgehen?
Dies ist eines der Probleme, insbesondere bei Biokraftstoffen. Im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen ist der Preis für Biokraftstoffe etwa zwei- bis dreimal so hoch, was ein Problem darstellt. Daher ist es offensichtlich, dass die Industrie bei einem hohen Preis diese Art von Kraftstoff nicht nehmen möchte.
Ich denke, dass die politische Seite eine gute Möglichkeit sein könnte, den Verbrauch zu steigern und den Einsatz von Biokraftstoffen zu fördern. Denn am Ende versuchen wir, ein ernstes Problem zu lösen - den CO2-Ausstoß.
Die EU macht auf diesem Gebiet gute Fortschritte, und tatsächlich gibt es in vielen Ländern der Welt unterschiedliche politische Entscheidungen im Bereich der Biokraftstoffe, die auf eine stärkere Verwendung von Biokraftstoffen abzielen.
In China kann man sehen, wie die Regierung versucht, die Verarbeitung von Pflanzenöl zu Biokraftstoffen voranzutreiben, daher gibt es eine gewisse Politik in diese Richtung.
Aus produktionstechnischer Sicht zielen die Hauptstudien darauf ab, das Problem der Erhöhung der Konversionserlöse zu lösen, um die Kosten zu senken.
Was hindert uns außer den Kosten noch daran, Biokraftstoffe in der Luftfahrt weiter zu verbreiten?Die Verfügbarkeit von Rohstoffen ist ein weiteres Problem. Eine der drängenden Fragen: Können wir genug Rohstoffe bekommen, um die Menge an Kraftstoff zu produzieren, die wir brauchen? Wie ist das logistisch möglich?
Das Problem ist, dass die Sammlung von Pflanzenöl an verschiedenen Orten durchgeführt werden muss und dass sich unter Berücksichtigung der Verbreitung dieses Prozesses im ganzen Land viele logistische Fragen stellen. Zum Beispiel "Wie geht das?", "Und was passiert mit dem Preis?"
Und in Bezug auf Lignocellulose-Biomasse stellen sich Fragen nach der Verfügbarkeit der richtigen Menge an Rohstoffen für die Verarbeitung.
Wenn China eine Art von Biokraftstoff und Europa eine andere Art von Biokraftstoff produziert, wie funktioniert dies im Hinblick auf internationale Flüge?
Standards sind wichtig, um die Qualität auf dem gleichen Niveau zu gewährleisten. Sie sollten daher alle kompatibel sein und es sollte kein Problem geben, wenn Sie das Flugzeug mit verschiedenen Arten von Biokraftstoffen betanken müssen.
Erst in den letzten Jahren wurden sechs Arten von Biokraftstoffen freigegeben, die nach internationalen ASTM-Standards zertifiziert sind. Diese Normen enthalten eine Liste der Eigenschaften, die Kraftstoff haben muss, um ein Luftverkehrszertifikat zu erhalten, und dies sollte ein Leitfaden für alle Biokraftstoffhersteller sein.
Das heißt, ein Flugzeug könnte zu verschiedenen Orten fliegen und verschiedene Arten von Biokraftstoffen tanken?Ja Deshalb ist Kooperation notwendig. Dies kann eine Win-Win-Lösung sein.
Dies könnte die Umsetzung von Standards sowie die Einführung von Biokraftstoffen in der Luftfahrtindustrie vorantreiben. Auf diese Weise können die CO2-Emissionen gesenkt werden.
PS - Ergänzend ist zu erwähnen, dass neben flüssigem Biokraftstoff auch ein Übergang zu
Gas möglich ist
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