Sie sehen aus wie ganz normale Pflanzen, aber vielleicht steckt in ihnen das Geheimnis eines neuen Treibstoffes für Flugzeuge. Oder Substanzen, die fossile Rohstoffe in der Plastikproduktion ersetzen könnten. Wie funktioniert das? Welches sind die Herausforderungen? Das versuchen Wissenschaftler auf einer landwirtschaftlichen Versuchsfläche in Griechenland herauszufinden.
In der Nähe von Athen bauen Agrartechniker Pflanzen an, die in Zukunft dazu dienen könnten, Treibstoffe herzustellen. Untersucht wird der Ölgehalt, aber auch die Anpassungsfähigkeit an die hiesigen Böden und klimatischen Verhältnisse. Agrartechnikerin Myrsini Christou stellt die drei Pflanzen vor, von denen sich die Wissenschaftler erhoffen, sie bald zur Treibstoffgewinnung zu verwenden:
“Rizinus ist eine Ölpflanze, die im Mittelmeerraum gedeiht. Die Jahresproduktion beträgt vier bis fünf Tonnen pro Hektar mit einer hohen Ölkonzentration zwischen 40 und 50 Prozent”, sagt Christou.
“Das Köcherblümchen stammt aus Amerika. Wir befinden uns im Versuchsstadium. Der Ertrag ist noch sehr gering – pro Hektar weniger als eine Tonne Samen. Und der Ölgehalt beträgt nur rund 20 Prozent.”
“Und die Färberdistel, die ursprünglich aus Asien kommt. Wir meinen, dass sie für die Landwirtschaft im Mittelmeerraum sehr gut geeignet ist. Wir haben auch Abarten für Herbst und Frühling, die für alle Wetter- und Bodenbedingungen geeignet sind. Wir glauben, dass die Pflanze in rund fünf Jahren landwirtschaftlich genutzt werden kann”, erläutert Christou.
Wie steht es um die chemischen Eigenschaften dieser Pflanzen?
In Laboren wie in Lille in Frankreich versuchen die Chemiker zu ergründen, ob und wie bestimmte Pflanzenbestandteile eingesetzt werden können, um fossile Stoffe zu ersetzen. Die Wissenschaftler sind diesbezüglich durchaus guter Dinge.
Chemiker Franck Dumeignil sagt: “Wir haben einen neuartigen Treibstoff für Flugzeuge entwickelt, der bereits getestet wurde. Zwischen 10 und 20 Prozent dieser Mischung stammen aus pflanzlicher Biomasse. Dieser neue, grüne Bestandteil hat die Effizienz des Treibstoffs erhöht und den Abgasanteil verringert. Jetzt wollen wir den Bestandteil zertifizieren lassen. Denn wenn man den neuen Flugzeugtreibstoff irgendwann hat, braucht man eine Genehmigung, um Flugzeuge damit fliegen zu lassen.”
In Griechenland haben sich Wissenschaftler damit befasst, wie die anfallenden pflanzlichen Abfälle entsorgt werden können. Mit Hilfe einer Vergasungsmaschine haben sie herausgefunden, welche Bioabfälle sich am besten eignen, um Gase zu produzieren, die wiederum dazu verwendet werden können, Wärme und Strom zu erzeugen.
“Das Einzige, was nach der Nutzung der Biomasse übrig bleibt, ist Asche”, sagt Chemiker Kyriakos Panapoulos. “Die Asche enthält einen sehr kleinen Anteil anorganischer Stoffe, die aus der Biomasse stammen, wie Kalium, Kalzium oder Eisen. All diese Stoffe hat die Pflanze über den Boden aufgenommen. Nach der Vergasung können wir die normalerweise wieder als Kompost auf die Felder streuen, damit schließen wir den Kreislauf dieser pflanzlichen Stoffe”, so Panapoulos weiter.
Dieses Projekt in Griechenland ist nur eines von vielen, die unter dem Dach der so genannten Joint Technology Initiatives durchgeführt werden. Diese unterstützen europäische Forschungsprojekte in wichtigen Sachgebieten. Dazu gehören Industriezweige, die auf umweltschonende Produkte und Methoden setzen. Und darüber hinaus Projekte, die neue Impfstoffe und medizinische Verfahren entwickeln, die an besseren und abgasärmeren Flugzeugen arbeiten, die sich um die Weiterentwicklung von Bahnen und Schienenfahrzeugen bemühen, die an der Fertigung von Elektronik arbeiten und Projekte, die sich mit Technologien für Brennstoffzellen und Wasserstoffen beschäftigen.
In Brugg im Kanton Aargau in der Schweiz wird im öffentlichen Nahverkehr ein Bus eingesetzt, der teilweise von erneuerbarer Energie angetrieben wird. Ähnliche Fahrzeuge fahren zum Beispiel auch in Bozen in Südtirol. Brennstoffzellen nutzen Wasserstoff, um Strom zu erzeugen, ausgestoßen wird nur Wasserdampf. Der Bus soll sauberer und leiser sein. Was meinen die Fahrgäste?
“Ja, er ist ruhiger. Die Fahrt ist weniger ruckartig und sehr angenehm.”, sagt eine Frau. Eine andere meint:
“Langsam, ohne Stress, das ist gut.”
Und Busfahrer Peter Amsler erläutert: “Die größte Differenz ist vielleicht der Schwerpunkt. Der Bus hat eine Tonne mehr als der normale Dieselbus und in der Kurve merkt man das schon ein bisschen.”
Gebaut wurde der Bus in Mannheim im Südwesten Deutschlands. Helmut Warth vom Hersteller Daimler sagt: “Der Nachteil dieser Fahrzeuge ist, dass der Anschaffungspreis noch deutlich über dem von Dieselbussen liegt und dass die Betreiber eine Wasserstofftankenstellen-Infrastruktur aufbauen müssen.”
In der Schweiz arbeiten Forscher an noch besseren Brennstoffzellen. Vor allem drei Aspekte sind dabei zu beachten, erklärt Felix Büchi vom Paul-Scherrer-Institut: “Das Wichtigste sind Kosten. Alle Teile müssen günstiger werden, sonst ist der Brennstoffzellenantrieb zu teuer. Das zweite Thema ist die Dauerhaltbarkeit. Die Brennstoffzelle muss die gleiche Lebensdauer haben wie das Fahrzeug. Und das dritte Thema sind Wirkungsgrad und Leistungsdichte. Das heißt, wir wollen möglichst viel Energie aus dem Wasserstoff in Strom umwandeln und dies mit möglichst wenig Gewicht und Volumen tun.”
Mit diesen Zielen im Hinterkopf arbeiten die Wissenschaftler bereits an zukünftigen Wasserstoffbussen, wie in einer Fabrik in Belgien.
Ein Prototyp soll bald auf den Straßen Antwerpens zu sehen sein. Das Fahrzeug hat eine Reichweite von 300 Kilometern. Während seiner gesamten Lebensdauer soll es rund 1000 Tonnen CO2 weniger ausstoßen als ein herkömmlicher Dieselbus.
“Das Wichtigste an diesem Bus ist, dass es sich um ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug handelt. Hybrid bedeutet, dass es zwei Antriebsquellen hat. Eine ist die Brennstoffzelle, die den Elektromotor direkt mit Strom versorgt. Die andere Antriebsquelle sind Batterien, die das Gleiche tun. Alles wird elektronisch kontrolliert, so dass die Energieausnutzung maximiert wird”, sagt Projektmanager Paul Jenne.
Der Prototyp muss an eine Ladestation angeschlossen werden. Innerhalb von rund elf Minuten sind die Wasserstoffbehälter gefüllt, die Ladedauer hängt auch von der Außentemperatur ab. Die Sicherheitsbestimmungen sind ähnlich wie an einer normalen Tankstelle.
Ingenieurin Sabine Thabert erläutert: “Es war eine Herausforderung, eine Station zu entwickeln, die kompakt ist und die man überall errichten kann, wo man Zugang zu einer Wasserstoffquelle hat. Und wir mussten dafür sorgen, dass die Sicherheitsbestimmungen mit einem Überwachungssystem beachtet werden. Das war eine Herausforderung für diejenigen, die das Projekt durchgeführt haben.”
Ein Wasserstoffbus ist rund sechsmal teurer als ein herkömmlicher Dieselbus – und auch die Erhaltungskosten sind deutlich höher. Dennoch sind die Verkehrsbetriebe nicht abgeneigt.
“Wir befinden uns im Moment in einer Experimentierphase – auch in wirtschaftlicher Hinsicht. Aber die Preise werden im Laufe der Zeit fallen, das eröffnet uns dann mittel- oder langfristig neue Möglichkeiten, Wasserstoffbusse in unseren Fuhrpark aufzunehmen”, so Roger Kesteloot von der belgischen Verkehrsgesellschaft De Lijn.
Und deshalb, so meinen Wissenschaftler, lohne es sich, die Entwicklung derartiger Fahrzeuge voranzutreiben.
Weiterführende Links:
www.eurobioref.org
www.chic-project.eu
www.highvlocity.eu