Tankstelle für die Garage:
US-Startup will Benzin aus Luft produzieren
Das amerikanische Unternehmen Aircela hat einen ambitionierten Plan: Noch in diesem Jahr will man eine Maschine auf den Markt bringen, die Kraftstoff direkt aus der Umgebungsluft herstellt. Diese "grün" klingende Idee ist erst mal aber richtig teuer.
Die Technologie basiert auf dem sogenannten DAC-Verfahren (Direct Air Capture), bei dem CO₂ direkt aus der Umgebungsluft gefiltert wird. In einem zweiten Schritt wandelt die Maschine das gewonnene Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff in flüssigen Kraftstoff um - wahlweise Benzin oder Methanol. Der entscheidende Vorteil: Da der Kohlenstoff aus der Atmosphäre stammt, ist der Kraftstoff bei der Verbrennung im Auto theoretisch klimaneutral - vorausgesetzt die Stromquelle zur Erzeugung war das auch.
Das Funktionsprinzip der Aircela-Maschine erscheint auf den ersten Blick simpel: Ein integrierter Ventilator zieht kontinuierlich Außenluft an, aus der spezielle Filter das Kohlendioxid extrahieren. Parallel dazu gewinnt die Anlage dank direkten Hausanschluss aus dem normalen Leitungswasser Wasserstoff. In einem chemischen Syntheseprozess werden beide Komponenten miteinander verbunden und zu flüssigem Kraftstoff umgewandelt. Dieser Vorgang benötigt jedoch erhebliche Mengen elektrischer Energie.
Technische Daten:
Studien zu ähnlichen Power-to-Liquid-Verfahren zeigen einen Gesamtverbrauch von 20 bis 30 Kilowattstunden pro Liter synthetischen Kraftstoff. Bei deutschen Strompreisen würden allein die Energiekosten rund neun Euro pro Liter betragen - ohne Anschaffungs- und Wartungskosten der 15.000 bis 20.000 Dollar teuren Maschine. Diese Rechnung auf Basis von Vergleichstechnologien verdeutlicht, warum Aircela zunächst auf "Early Adopters" setzt, die bereit sind, einen heftigen "grünen Aufpreis" zu zahlen. Auch die Macher betonen mit Nachdruck, dass der Betrieb in ihrer Vorstellung nur mit Strom aus erneuerbaren Energien erfolgen sollte.
Das Team verspricht außerdem, dass die Kosten mit steigender Produktion sinken werden. Erste Verträge und Absichtserklärungen für eine Serie-A-Finanzierung seien bereits in Verhandlung. Interessenten reichen laut Unternehmen von Reedereien über Automobilhersteller bis hin zu Inselgemeinden.
Siehe auch:
Vom Labor zur Garage
Das Startup aus den USA hat nach eigenen Angaben die weltweit erste kleine, eigenständige Maschine entwickelt, die CO₂ aus der Atmosphäre extrahiert und daraus synthetischen Kraftstoff erzeugt. Die "Aircela"-Anlage kombiniert dabei zwei etablierte Verfahren in einem kompakten System für den Hausgebrauch.Die Technologie basiert auf dem sogenannten DAC-Verfahren (Direct Air Capture), bei dem CO₂ direkt aus der Umgebungsluft gefiltert wird. In einem zweiten Schritt wandelt die Maschine das gewonnene Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff in flüssigen Kraftstoff um - wahlweise Benzin oder Methanol. Der entscheidende Vorteil: Da der Kohlenstoff aus der Atmosphäre stammt, ist der Kraftstoff bei der Verbrennung im Auto theoretisch klimaneutral - vorausgesetzt die Stromquelle zur Erzeugung war das auch.
Tankstelle in der Garage: So funktioniert Aircela-Maschine
Das Funktionsprinzip der Aircela-Maschine erscheint auf den ersten Blick simpel: Ein integrierter Ventilator zieht kontinuierlich Außenluft an, aus der spezielle Filter das Kohlendioxid extrahieren. Parallel dazu gewinnt die Anlage dank direkten Hausanschluss aus dem normalen Leitungswasser Wasserstoff. In einem chemischen Syntheseprozess werden beide Komponenten miteinander verbunden und zu flüssigem Kraftstoff umgewandelt. Dieser Vorgang benötigt jedoch erhebliche Mengen elektrischer Energie.
Kritische Kostenanalyse
Eine grobe Hochrechnung auf Basis verfügbarer Vergleichswerte zeigt die wirtschaftlichen Herausforderungen der Aircela-Technologie. Während das Unternehmen keine konkreten Angaben zum Stromverbrauch macht, benötigen typische DAC-Anlagen 1.500 bis 3.000 Kilowattstunden pro Tonne abgeschiedenes CO₂. Hinzu kommt der erhebliche Energiebedarf für Wasserstofferzeugung und Syntheseprozess.Technische Daten:
- CO₂-Abscheidung: bis zu 10 kg pro Tag
- Kraftstoffproduktion: bis zu 1 Gallone (ca. 3,8 Liter) täglich
- Ausgabeoptionen: Benzin oder Methanol
- Lebensdauer: 10 Jahre (geschätzt)
Studien zu ähnlichen Power-to-Liquid-Verfahren zeigen einen Gesamtverbrauch von 20 bis 30 Kilowattstunden pro Liter synthetischen Kraftstoff. Bei deutschen Strompreisen würden allein die Energiekosten rund neun Euro pro Liter betragen - ohne Anschaffungs- und Wartungskosten der 15.000 bis 20.000 Dollar teuren Maschine. Diese Rechnung auf Basis von Vergleichstechnologien verdeutlicht, warum Aircela zunächst auf "Early Adopters" setzt, die bereit sind, einen heftigen "grünen Aufpreis" zu zahlen. Auch die Macher betonen mit Nachdruck, dass der Betrieb in ihrer Vorstellung nur mit Strom aus erneuerbaren Energien erfolgen sollte.
Das Team verspricht außerdem, dass die Kosten mit steigender Produktion sinken werden. Erste Verträge und Absichtserklärungen für eine Serie-A-Finanzierung seien bereits in Verhandlung. Interessenten reichen laut Unternehmen von Reedereien über Automobilhersteller bis hin zu Inselgemeinden.
Interessante Geschichte
Hinter Aircela stehen die Gründer Eric und Mia Dahlgren. Eric Dahlgren promovierte 2013 an der Columbia University bei Klaus Lackner, einem Pionier der CO₂-Abscheidung. Lackner ist heute Chief Scientist des Unternehmens. Eine besondere Note verleiht der Firmengeschichte, dass Eric Dahlgren der Ururenkel von Svante Arrhenius ist - jenem Chemiker, der bereits 1896 als Erster den Einfluss von CO₂ auf das Erdklima berechnete.Was ist CCS und wie funktioniert es?
CO₂-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) bezeichnet einen Prozess, bei dem Kohlendioxid entweder aus der Umwelt oder direkt an Emissionsquellen abgeschieden, aufbereitet und dauerhaft gespeichert wird. Ziel ist es, das klimaschädliche CO₂ der Atmosphäre langfristig zu entziehen.
Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz: Post-Combustion (CO₂-Wäsche aus Abgasen), Pre-Combustion (Abtrennung nach Kohlevergasung) oder Oxyfuel (Verbrennung in Sauerstoffatmosphäre). Das abgeschiedene CO₂ wird anschließend komprimiert, transportiert und in geologischen Formationen wie erschöpften Erdgas- oder Erdöllagerstätten oder salinen Aquiferen in 800 bis 4.000 Metern Tiefe eingelagert.
Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz: Post-Combustion (CO₂-Wäsche aus Abgasen), Pre-Combustion (Abtrennung nach Kohlevergasung) oder Oxyfuel (Verbrennung in Sauerstoffatmosphäre). Das abgeschiedene CO₂ wird anschließend komprimiert, transportiert und in geologischen Formationen wie erschöpften Erdgas- oder Erdöllagerstätten oder salinen Aquiferen in 800 bis 4.000 Metern Tiefe eingelagert.
Wie werden synthetische Kraftstoffe aus CO₂ hergestellt?
Bei der Herstellung synthetischer Kraftstoffe wird das abgeschiedene CO₂ als Rohstoff für chemische Prozesse genutzt. Dabei wird das CO₂ in einem ersten Schritt mit Wasserstoff zu Synthesegas umgewandelt, das dann weiterverarbeitet werden kann.
Laut Umweltbundesamt werden langfristig Kohlenwasserstoffe in einer treibhausgasneutralen Wirtschaft benötigt, etwa für künstliches Kerosin oder in der chemischen Industrie. Hierfür ist die Kohlenstoffentnahme aus der Atmosphäre (CCU - Carbon Capture and Utilization) ein wesentlicher Baustein, um die Kohlenstoffkreisläufe zu schließen und nachhaltige Kraftstoffe zu produzieren.
Laut Umweltbundesamt werden langfristig Kohlenwasserstoffe in einer treibhausgasneutralen Wirtschaft benötigt, etwa für künstliches Kerosin oder in der chemischen Industrie. Hierfür ist die Kohlenstoffentnahme aus der Atmosphäre (CCU - Carbon Capture and Utilization) ein wesentlicher Baustein, um die Kohlenstoffkreisläufe zu schließen und nachhaltige Kraftstoffe zu produzieren.
Wie effizient ist CCS?
Die Effizienz von CCS-Technologien wird kontrovers diskutiert. Wissenschaftler gehen davon aus, dass durch CCS etwa 85% des CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre ferngehalten werden können. Allerdings verschlechtert die Technik den Wirkungsgrad von Kraftwerken erheblich.
Der Energieaufwand für Abscheidung, Transport und Speicherung erhöht den Verbrauch fossiler Brennstoffe um 24 bis 40 Prozent. Dies stellt eine wesentliche Herausforderung dar, insbesondere wenn es um die ökonomische Machbarkeit im Vergleich zu erneuerbaren Energien geht, deren Produktionskosten bereits 2020 teilweise niedriger lagen als bei CCS-Kraftwerken.
Der Energieaufwand für Abscheidung, Transport und Speicherung erhöht den Verbrauch fossiler Brennstoffe um 24 bis 40 Prozent. Dies stellt eine wesentliche Herausforderung dar, insbesondere wenn es um die ökonomische Machbarkeit im Vergleich zu erneuerbaren Energien geht, deren Produktionskosten bereits 2020 teilweise niedriger lagen als bei CCS-Kraftwerken.
Welche Risiken birgt die CO₂-Speicherung?
Bei der unterirdischen CO₂-Speicherung bestehen verschiedene Risiken. Eine Stanford-Studie zeigt, dass bei der Verpressung eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für schwache Erdbeben besteht, die Speicher undicht machen könnten.
Im Falle von Leckagen könnte CO₂ entweichen und zu Grundwasserverunreinigungen führen. Das Umweltbundesamt weist darauf hin, dass freigesetztes CO₂ Schadstoffe im Untergrund freisetzen sowie salzige Grundwässer aus tiefen Aquiferen verdrängen kann. Zudem besteht ein erheblicher Forschungsbedarf bei Monitoring-Techniken, um die Langzeitsicherheit zu gewährleisten.
Im Falle von Leckagen könnte CO₂ entweichen und zu Grundwasserverunreinigungen führen. Das Umweltbundesamt weist darauf hin, dass freigesetztes CO₂ Schadstoffe im Untergrund freisetzen sowie salzige Grundwässer aus tiefen Aquiferen verdrängen kann. Zudem besteht ein erheblicher Forschungsbedarf bei Monitoring-Techniken, um die Langzeitsicherheit zu gewährleisten.
Ist CO₂ als Rohstoff nachhaltig?
Die Nutzung von CO₂ als Rohstoff für künstliche Kraftstoffe kann nur dann nachhaltig sein, wenn der Kohlenstoff aus der Atmosphäre oder aus unvermeidbaren Emissionen stammt und nicht aus fossilen Quellen. Das Umweltbundesamt betont diesen wichtigen Unterschied.
Bei der Verwendung fossilen Kohlenstoffs gelangt das CO₂ am Ende der Nutzungskette immer in die Atmosphäre, unabhängig von der Anzahl der Nutzungen. Echte Nachhaltigkeit erfordert daher langfristig eine Kohlenstoffentnahme aus der Atmosphäre, um die Kohlenstoffkreisläufe zu schließen und ein treibhausgasneutrales Wirtschaftssystem zu erreichen.
Bei der Verwendung fossilen Kohlenstoffs gelangt das CO₂ am Ende der Nutzungskette immer in die Atmosphäre, unabhängig von der Anzahl der Nutzungen. Echte Nachhaltigkeit erfordert daher langfristig eine Kohlenstoffentnahme aus der Atmosphäre, um die Kohlenstoffkreisläufe zu schließen und ein treibhausgasneutrales Wirtschaftssystem zu erreichen.
Wie steht Deutschland zu CCS-Technologien?
In Deutschland ist die Haltung zu CCS-Technologien ambivalent. Das Kohlendioxidspeicherungsgesetz regelt die Voraussetzungen für den Betrieb von CCS-Anlagen und fordert den vollständigen und dauerhaften Verbleib des CO₂ im Untergrund.
Während die Technologie einerseits als möglicher Baustein für die Klimaziele gesehen wird, gibt es andererseits Bedenken hinsichtlich der Risiken und Nutzungskonflikte. Besonders für die Nutzung des tiefen Untergrundes könnten Konkurrenzsituationen mit anderen Technologien wie Geothermie, Erdgasspeicherung oder Offshore-Windenergieanlagen entstehen.
Während die Technologie einerseits als möglicher Baustein für die Klimaziele gesehen wird, gibt es andererseits Bedenken hinsichtlich der Risiken und Nutzungskonflikte. Besonders für die Nutzung des tiefen Untergrundes könnten Konkurrenzsituationen mit anderen Technologien wie Geothermie, Erdgasspeicherung oder Offshore-Windenergieanlagen entstehen.
Welche Alternativen gibt es zu CCS?
Als Alternativen zu klassischem CCS gelten vor allem BECCS (Bioenergie mit CO₂-Abscheidung) und PyCCS (Verkohlung). Auch das Direct Air Capture (DAC) gewinnt an Bedeutung, wobei CO₂ direkt aus der Luft gefiltert wird.
Unternehmen wie Climeworks arbeiten an dieser Technologie, allerdings sind die Kosten mit rund 600 USD pro Tonne CO₂ (Stand 2018) noch sehr hoch. Erforscht wird zudem die Entnahme von CO₂ aus Meerwasser, was energetisch günstiger sein könnte, da die CO₂-Konzentration dort höher ist als in der Luft.
Unternehmen wie Climeworks arbeiten an dieser Technologie, allerdings sind die Kosten mit rund 600 USD pro Tonne CO₂ (Stand 2018) noch sehr hoch. Erforscht wird zudem die Entnahme von CO₂ aus Meerwasser, was energetisch günstiger sein könnte, da die CO₂-Konzentration dort höher ist als in der Luft.
Welche Rolle spielt CCS für Klimaziele?
Laut Weltklimarat (IPCC) sind für das 1,5 °C-Ziel des Pariser Klimaabkommens "negative Emissionen" - also das Entziehen von CO₂ aus der Atmosphäre - notwendig. Auch die meisten 2°C-Szenarien setzen die Verfügbarkeit entsprechender Verfahren voraus.
Experten sehen CCS-Technologien als einen notwendigen Baustein für zukünftiges klimaneutrales Wirtschaften, besonders in Sektoren mit schwer vermeidbaren Emissionen wie der Zement- und Stahlproduktion. Die Technologien müssten jedoch jetzt entwickelt und gefördert werden, um später in hinreichendem Umfang zur Verfügung zu stehen.
Experten sehen CCS-Technologien als einen notwendigen Baustein für zukünftiges klimaneutrales Wirtschaften, besonders in Sektoren mit schwer vermeidbaren Emissionen wie der Zement- und Stahlproduktion. Die Technologien müssten jedoch jetzt entwickelt und gefördert werden, um später in hinreichendem Umfang zur Verfügung zu stehen.
Zusammenfassung
- US-Startup Aircela entwickelt Maschine zur Kraftstofferzeugung aus Luft
- Anlage extrahiert CO₂ aus der Atmosphäre und wandelt es in Benzin um
- Die Technologie kombiniert Direct Air Capture mit Wasserstoffsynthese
- Produktion von bis zu 3,8 Liter klimaneutralem Kraftstoff täglich möglich
- Energiekosten von schätzungsweise neun Euro pro Liter Kraftstoff
- Anschaffungskosten zwischen 15.000 und 20.000 US-Dollar
- Gründer Eric Dahlgren ist Ururenkel des Klimaforschers Svante Arrhenius
Siehe auch:
- Climeworks: CO₂-Abscheider kompensiert nicht einmal die eigene Arbeit
- Chinas CO₂-Emissionen sinken erstmals durch Wachstum Erneuerbarer
- Trotz Klimabedenken: EU beschließt lockere CO₂-Regeln für Autobauer
- Forscher knacken das Rätsel um Leistungsabfall bei CO₂-Umwandlung
- CO₂-Filterung: Durchbruch bei der Herstellung von Graphenmembranen
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