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Roter Benzinkanister steht auf der Wiese

Nachhaltiges Benzin aus dem Heimlabor

Wasser, CO2 und Sonnenlicht – wenn es nach Erwin Reisner geht, ist das alles, was man braucht, um nachhaltig Benzin herzustellen. Der österreichische Chemiker sucht nach den passenden Katalysatoren, damit dieses Ziel Realität wird.

Technologiegespräche Alpbach 20.07.2015

Man stelle sich Folgendes vor: Im Keller befindet sich ein Reaktor, der aus Wasser und Kohlendioxid Benzin macht. Die Energie dafür kommt von der Sonne oder anderen erneuerbaren Energieträgern. Erwin Reisner zufolge hat diese Vorstellung durchaus Chancen auf Verwirklichung.

Im Grunde benötigt man zwei Prozesse, um Benzin herzustellen: Wasser und CO2 werden zuerst in Synthesegas umgewandelt. Das heißt, Wasser wird zu Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid (CO). Aus diesem Gasgemisch könnte man anschließend mit dem etablierten Fischer-Tropsch-Verfahren flüssigen Kohlenwasserstoff wie Benzin oder Kerosin herstellen.

CO2-neutraler Kreislauf

Erwin Reisner

Erwin Reisner

Zur Person:

Erwin Reisner leitet seit 2012 das Christian Doppler Labor für erneuerbare Syngas-Chemie. Davor studierte der gebürtige Oberösterreicher Chemie an der Universität Wien und ging nach seiner Promotion mithilfe des Erwin-Schrödinger-Stipendiums ans MIT, wo er zu synthetischen Modellen von eisenhaltigen Proteinen forschte.

2008 wechselte er an die Universität Oxford und forschte als Postdoc über die solare Wasserstoffproduktion mithilfe von Enzym-Nanopartikeln, 2009 folgte ein Aufenthalt an der Universität Manchester. Seit 2010 unterrichtet Reisner an der Universität Cambridge.

Technologiegespräche Alpbach:

Von 27. bis 29. August finden im Rahmen des Europäischen Forums Alpbach die Technologiegespräche statt, organisiert vom Austrian Institute of Technology (AIT) und der Ö1-Wissenschaftsredaktion. Das Thema heuer lautet "UnGleichheit". Davor erscheinen in science.ORF.at Interviews mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die bei den Technologiegesprächen vortragen oder moderieren. Erwin Reisner wird am Arbeitskreis "Wasserstoff und Brennstoffzelle: Kommt der Marktdurchbruch?" teilnehmen.

Links:

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 20.7., 13:55 Uhr.

Auf diese Weise würde ein CO2-neutraler Kreislauf entstehen, indem das CO2 bei der Verbrennung durch den Motor nicht mehr als klimaschädigendes Treibhausgas in die Atmosphäre entweicht, sondern wieder für die Herstellung von Synthesegas verwendet werden kann. "Das ist die Chemie, die wir im Moment verfolgen. Wir wollen das Abgasprodukt Wasser und CO2 einfach wieder umwandeln in Benzin", erklärt Reisner das Ziel seiner Forschung.

Syngas oder Synthesegas ist an sich nicht neu. Der Rohstoff wird seit Jahrzehnten in der petrochemischen Industrie hergestellt und unter anderem für die Erzeugung von Plastik, Pharmaka oder Düngemittel verwendet. Allerdings wird es derzeit ausschließlich aus fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdgas gewonnen und ist somit nicht erneuerbar.

Die Suche nach dem Katalysator

Ganz so einfach, wie es in der Theorie klingt, ist es in der Praxis aber nicht. Damit der Prozess auch chemisch funktioniert, benötigt man effiziente Katalysatoren, durch die sich die Verbindungen zwischen den Atomen leichter lösen. Eine Möglichkeit wäre es, jene Enzyme und Proteine zu verwenden, die auch bei der Photosynthese zum Einsatz kommen.

Grafik: CO2-Kreislauf

Erwin Reisner

Das Ziel: ein geschlossener Kreislauf

Allerdings sind diese gegenüber Luftsauerstoff höchst empfindlich, und die Isolierung wäre sehr teuer. "Wir experimentieren zwar viel mit Enzymen, hauptsächlich aber um diese besser zu verstehen. Es geht hier also eher um Grundlagenforschung", erklärt Reisner.

Den Fokus für die Synthesegas-Produktion legt das Forscherteam daher auf die Herstellung synthetischer Katalysatoren, wie z.B. aus Nickel, Kobalt oder Eisen. "Wir suchen", so Reisner, "möglichst kostengünstige und effiziente Katalysatoren, die auf der ganzen Welt vorhanden sind, um den Brennstoff dann tatsächlich in einem globalen Maßstab herstellen zu können." Das sei aber nicht so einfach, denn manche Metalle wären chemisch zwar hervorragend geeignet, jedoch viel zu selten und dadurch zu teuer, wie beispielsweise das Edelmetall Platin.

Auch wenn Eisen, Kobalt und Nickel gute Alternativen sind, funktioniert die Syngas-Produktion momentan nur unter Laborbedingungen und in äußerst kleinen Mengen. Ein weiteres Problem ist die zum Teil noch geringe Stabilität. "Das heißt, wir finden beispielsweise effiziente Materialien für die Katalyse, die dann nach einer Stunde korrodieren", erklärt Reisner.

Intensive Forschung nötig

Bis all diese Probleme gelöst sein werden und die Reaktoren im Großen wie im Kleinen unter ganz normalen Umweltbedingungen funktionieren, bedarf es nach seiner Einschätzung noch mindestens zehn Jahre intensiver Forschung. "Es wird schließlich auch davon abhängen, wie sehr Politik und Industrie diese Forschungen unterstützen und vorantreiben", meint Reisner.

Würde es dem Forscherteam aber eines Tages gelingen, das Rezept für erneuerbares Synthesegas zu finden, hätte das zudem positive Auswirkungen auf den gesamten petrochemischen Industriesektor, da es beispielsweise auch für die Herstellung von Medikamenten oder Düngemittel verwendet werden kann.

"Darin läge der Vorteil gegenüber anderen Alternativen. Die gesamte Infrastruktur für die Verarbeitung von Synthesegas ist bereits vorhanden und könnte dann mit dem 'grün' erzeugten Gasgemisch gespeist werden kann", so der Chemiker.

Ruth Hutsteiner, science.ORF.at

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