Algenbasierte Kraftstoffe für die Luftfahrt

Das Verbundprojekt AUFWIND untersucht Wege zur Algenproduktion und Umwandlung in Flugzeugtreibstoffe - im Fokus steht neben der technischen Umsetzung vor allem eine wirtschaftliche und nachhaltige Produktion von Biokerosin. Fraunhofer UMSICHT ist mit seinen analytischen Kompetenzen im Bereich der Algenextraktion am Projekt beteiligt.

Biokraftstoffe sind von steigender Bedeutung für die zukünftige Luftfahrt. Der Luftverkehr ist in der globalen Gesellschaft ein entscheidender Faktor und auch in der Zukunft nicht zu ersetzen. So steht für die Luftfahrt zur Verringerung ihres CO₂-Footprints neben der Entwicklung effizienterer Flugzeuge und geringerer Emissionen die Suche nach alternativen, CO₂-neutralen Kraftstoffquellen im Fokus.

Biobasiertes Kerosin einzig praktikable Alternative zu fossilen Flugzeugtreibstoffen

Während im terrestrischen Verkehr und in der Schifffahrt alternative Kraftstoff- und Antriebsvarianten zeitnah entwickelt werden können, ist für die Luftfahrt in absehbarer Zeit nur Kerosin einsetzbar. Biobasiertes Kerosin ist somit die einzig praktikable Alternative zu fossilen Kraftstoffen.

Technologie, ökonomische Randbedingungen und Skaleneffekte optimieren

Die Biomassebasis in AUFWIND sind Mikroalgen. Sie weisen eine hohe Produktivität auf und können Kohlendioxid, zum Beispiel aus Rauchgasen von Kraftwerken, als Rohstoff verwerten. Zwar existieren bereits erste Konversionsverfahren zur Biokerosin-Herstellung und Testflüge mit Algen-basiertem Biokraftstoff haben die prinzipielle Machbarkeit gezeigt. Diese Verfahren müssen allerdings wesentlich effizienter gestaltet werden. Dazu müssen die Technologie, die ökonomischen Rahmenbedingungen und die wirtschaftlichen Skaleneffekte optimiert werden.

AUFWIND integriert deshalb die gesamte Wertschöpfungskette von der Biomasseproduktion bis zur Herstellung standardisierbaren Kraftstoffs nach ASTM (American Society for Testing and Materials). Dabei liegt ein Fokus auf der wirtschaftlichen und ökologischen Machbarkeit der einzelnen Prozessschritte und der Gesamtkette.

Ein Teilprojekt beschäftigt sich erstmalig mit dem unabhängigen Vergleich mehrerer Photobioreaktor-Technologien für die Kultivierung der Algen. Auf diese Weise sollen frühzeitig Aussagen zur wirtschaftlichen und technischen Umsetzbarkeit unter mitteleuropäischen Verhältnissen abgeleitet werden.

Fraunhofer UMSICHT analysiert die Qualität des Algenöls

In dem Folgeschritt, dem Downstream-Processing, werden die Lipide aus der Algenmasse durch verschiedene zu überprüfende Verfahren extrahiert. Am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT wird das extrahierte Algenöl hinsichtlich seiner Eignung als Ausgangsmaterial für die anschließende Konversion zu Biokerosin analysiert, erläutert Dr. Anna Fastabend, die das Teilvorhaben bei UMSICHT leitet: "Wir bekommen das Algenöl von unseren Projektpartnern und untersuchen es auf diverse Qualitätsparameter. Für diese Analytik werden geeignete Methoden entwickelt."

Nachhaltigkeit in jedem Schritt

Die Analyse der Nachhaltigkeit aller Prozessschritte in ökonomischer, ökologischer und sozialer Dimension ist ein weiterer Kern des Projekts: "So wird das Generierungspotential neuer Wertschöpfung durch Nebenprodukte ebenso untersucht wie die Sicherung von Rohstoffen durch Verwendung nachwachsender Rohstoffe mit hoher Produktivität bei geringstem Ressourcenverbrauch", erläutert Dr. Andreas Müller, Projektkoordinator am Forschungszentrum Jülich, das Forschungsvorhaben.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)