Wo sollen die klimaneutralen Kraftstoffe herkommen?

In Island bebt gerade die Erde. Kurz bevor ein Teil der Insel zur Sperrzone wurde, besichtigten wir eine Fabrik zur Herstellung von klimaneutralem Kraftstoff. Die Mengen spielen hier kaum eine Rolle – exportiert wird eine Technologie, bei der anderswo emittiertes, klimaschädliches Kohlendioxid Verwendung findet.

Die erste Tankstelle der Welt existiert heute noch – es ist eine Apotheke.

Als Bertha Benz, Frau des Tüftlers und späteren Fahrzeugfabrikanten Carl Benz, im Jahr 1888 zu etwas aufbrach, was später als „erste Automobil-Fernfahrt“ der Geschichte gefeiert wurde, ging ihr bald der Sprit aus. Carl Benz hatte seinen zwei Jahre zuvor patentierten „Motorwagen“ bis dahin nur auf kurzen Strecken in Betrieb gehabt und den Kraftstoffverbrauch lediglich geschätzt.

Er lag so weit daneben, dass seine Frau, mit den beiden Kindern an Bord des Dreirads, den unwissenden Mann zu Hause gelassen, bereits vor der Hälfte der geplanten Fahrstrecke im Örtchen Wiesloch, Baden-Württemberg, halten musste, um in der Stadtapotheke ein paar Flaschen Ligroin zu erstehen – eine leicht entzündliche Flüssigkeit, in jeder Apotheke als Wund- oder Fleckenbenzin bereitgehalten.

Werbefahrt. Bertha Benzens zweitägige, letztlich 100 Kilometer lange Pionierfahrt wurde im Nachhinein als Werbefahrt vermarktet. Das allgemein eher spöttisch betrachtete Automobil kam seinem Durchbruch als „vollständiger Ersatz für Wagen mit Pferden“, wie es hieß, ein gutes Stück näher.

125 Jahre später verkehren geschätzt bis zu 1,4 Milliarden Kraftfahrzeuge auf dem Planeten, und die brennende Frage ist, wie man ihren gewaltigen Durst nach Kraftstoff auf alternative Weise stillen könnte, ohne dafür große Mengen an CO₂ in die Luft zu blasen.

Die Elektromobilität wird die Kohlen vermutlich nicht aus dem Feuer holen. Jedenfalls nicht allein, das deuten die aktuellen Durchdringungsraten auf den Weltmärkten an – sowie der Umstand, dass die Herstellung der Batterien und der Betrieb kaum geeignet sind, bilanziell, also gesamtheitlich betrachtet, den wirklich großen Unterschied zu machen. Leider – es wäre ja schön und bequem.

Man wird also gleichzeitig mehrere Wege beschreiten müssen.

Brodeln. Einer dieser Wege führt nach Island, in die Nähe der Kleinstadt Grindavík, 40 Kilometer von der Hauptstadt Reykjavik entfernt. Die Gegend taucht aktuell in den Schlagzeilen auf, denn es brodelt wieder sehr vernehmlich unter der Erde.

Technologie-Export: Die E-Methanol-Fabrik von Carbon Recycling wurde 2012 in Betrieb genommen. Das benötigte Kohlendioxid stammt vom nahen Geothermie-Kraftwerk.  David Smith

In Sichtweite zum größten Geothermiekraftwerk des Landes, weithin sichtbar durch seine Wolkengebirge aus Wasserdampf, inspizieren wir eine Anlage der Firma Carbon Recycling International. Sie hat vor mehr als einem Jahrzehnt eine Methode zur Herstellung von fossilfreien Kraftstoffen entwickelt, unter Verwendung von Wasserstoff, Strom und Kohlendioxid, das im nahen Kraftwerk naturgemäß anfällt und durch eine Rohrleitung zur Anlage gelangt.

Das „letzte große Ereignis“ fand in dieser Ecke der Insel vor 600 Jahren statt, beruhigt uns der Ingenieur, als er Helme und Sicherheitswesten ausgibt. Und, ach ja, vor drei Wochen, als es zu einer größeren „Magma Intrusion“ unter der Erdoberfläche kam.

Seither ist der Boden um sieben Zentimeter angehoben, und das Personal trägt Warngeräte zur Messung von Luftschadstoffen – die ersten Anzeichen, bevor mit Gröberem zu rechnen ist und man noch Zeit zur Flucht hat.

Baden. So weit kein Problem für die Anlage, die, wie fast alles in Island, so gebaut ist, dass sie auch kräftigen Erdstößen standhält. Wir haben allerdings die einstweilen wohl letzte Führung mitgemacht, denn zu Redaktionsschluss, drei Tage später, ist in der Gegend die Gefahrenlage ausgerufen worden; auch die neben dem Kraftwerk befindliche berühmte Touristenattraktion „Blue Lagoon“ mit ihren dampfenden Thermalbädern wurde gesperrt.

Im 25 Meter hohen Reaktorturm der Anlage reagiert Wasserstoff mit Kohlendioxid (und CO) zu Methanol. In der größeren chinesischen Anlage nach gleichem Bauprinzip ist der Reaktorturm 68 Meter hoch.  David Smith

Selbst Grindavík mit seinen knapp 3700 Einwohnern soll inzwischen evakuiert sein. Wer leichten Schlaf hat, wurde in der Nacht im Hotelzimmer von zwei Erdstößen geweckt, es wackelt halt ein bisschen. Für Isländer noch lang kein Grund zur Beunruhigung.

Die Fabrik sieht mit ihrem Gewirr aus Leitungen in allen Größen wie eine Raffinerie im kleinen Maßstab aus. Augenfällig der 25 Meter hohe Turm, in dem sich der entscheidende Vorgang abspielt – jener katalytische Prozess, bei dem eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methanol reagiert.

Und das ist der Zweck der Anlage: „Emissions-to-Liquids“ – die Gewinnung von Methanol, das als fossilfreier Kraftstoff für allerlei Arten von Verbrennungsmotoren verwendet werden kann und für dessen Herstellung hier das klimaschädliche CO₂ gebunden wird, das sonst in die Atmosphäre entweichen würde. Und davon gibt‘s auf der Welt mehr als genug.

Großmotoren. Anders als Wasserstoff – jedenfalls, wenn von „grünem“ die Rede ist. Die Herstellung aus nachhaltigen Energiequellen wie Wind, Sonnenenergie oder – im Fall von Island – Wasserkraft und Geothermie trifft derzeit auf weniger als zehn Prozent der weltweit produzierten Mengen zu. Die Elektrolyseure immerhin finden langsam in etwas, das man bald Massenherstellung wird nennen können, dadurch werden sie leichter verfügbar und billiger.

In unserem Werk entfällt der weitaus größte Teil des benötigten Stroms auf die Wasserstoffherstellung. Es ist dies der heikelste, am besten gesicherte Teil der Anlage. Das Dach ist leicht gebaut; wenn hier etwas explodiert, dann fliegt es als Erstes in die Luft, und die Wände bleiben hoffentlich stehen.

Die Anlage auf Island ist mit ihren 4000 Tonnen Ausstoß pro Jahr klein dimensioniert - zu klein, um sie wirtschaftlich betreiben zu können. Sie dient mittlerweile nur noch als technologisches Demonstrationsobjekt und zu Schulungszwecken.  David Smith

Methanol gilt als Grundlage für den CO₂-neutralen Betrieb von Großmotoren – jene Gerätschaften riesiger Verbrennungsmotoren, die jahrzehntelang im Einsatz sind und für die es absehbar keine Alternativen gibt, weil sich zum Beispiel Hochseeschiffe nicht elektrisch mit Batterien betreiben lassen, ebenso wenig Generatoren zur Stromerzeugung und Spezialfahrzeuge in der Landwirtschaft, im Minen- und Bauwesen.

Auch Jet-Fuels für die Luftfahrt lassen sich klimaneutral aus Methanol herstellen. Mit Methanol betriebene Schiffsmotoren sind zu Erprobungszwecken auf den Weltmeeren unterwegs; um bestehende Flotten umzurüsten, braucht es im Wesentlichen nur eine Umrüstung der Einspritzsysteme, ein vergleichsweise leicht zu bewältigender Aufwand.

Es ist lagerfähig und leicht transportierbar (und übrigens auch ein probates Transportmittel für Wasserstoff, den man daraus wieder gewinnen kann), und während Methanol längst als Beimischung in Ottokraftstoffen von der Tankstelle in Autos fließt, soll es irgendwann die aus Erdöl raffinierten Treibstoffe Diesel und Benzin zur Gänze ersetzen.

In Zahlen

4000 Tonnen Kapazität pro Jahr hat das Werk von Carbon Recycling International nahe der Kleinstadt Grindavík auf Island. Grundlage der grünen Methanolproduktion sind Wasserstoff, Strom und Kohlendioxid.

125 Tausend Tonnen pro Jahr produzieren zwei Anlagen gleicher Bauart in China. Das würde den Bedarf der isländischen Fischfangflotte decken.

Allianz. Auf diese Karte setzt zum Beispiel Mazda aus Japan, der erste Autohersteller, der der internationalen „E-Fuel Alliance“ beigetreten ist. Mittlerweile ist Porsche nachgefolgt, was als Speerspitze für den VW-Konzern zu verstehen ist. Als Plan B von sehr vielen Plänen, die man für das finale Ziel brauchen wird: die Dekarbonisierung der Gesellschaft.

Kurz: Es herrscht also schon ein ziemliches G‘riss um einen Stoff, bevor der auch nur annähernd in den Mengen hergestellt wird, die man für all diese Zwecke benötigen würde.

Einen Anfang hat das isländische Unternehmen 2012 gemacht, als die Anlage in Betrieb genommen wurde. Heute dient sie nur noch als Schauobjekt und zu Schulungszwecken, denn um sie wirtschaftlich betreiben zu können, ist sie mit ihren 4000 Tonnen Ausstoß pro Jahr schlicht zu klein dimensioniert. Was exportiert wird, ist die Technologie.

Zwei solcher Anlagen operieren bereits in China und erzeugen zusammen 125.000 Tonnen Methanol pro Jahr. Dort wird das verwendete CO₂ nicht geothermal freigesetzt, sondern aus der Industrieproduktion. Zu den Aktionären von Carbon Recycling International, das die Technologie liefert, gehört auch Geely, Chinas größter Autohersteller. Bei der chinesischen Anlage ist der Reaktorturm 68 Meter hoch.

Um die Verhältnisse zu illustrieren: Was das chinesische Werk an Methanol produziert, würde in Island allein den Bedarf der Fischfangflotte decken (die allerdings keine kleine ist). Dass Island komplett auf Methanol umsteigt – Verkehr und alles –, ist also einstweilen nur eine Vision. Aber eine, die man durchgerechnet hat: Man würde dafür die doppelte Menge Strom brauchen, die heute im Land verfügbar ist.

Damit kommen wir zur durchaus überraschenden Erkenntnis, dass es auf Island keine Windräder gibt. Fotovoltaik – okay, mit Sonnenstunden kann man hier nicht punkten. Aber Wind, dein Begleiter auf Schritt und Tritt; oftmals so stark, dass man davor gewarnt wird, unbedacht die Autotür zu öffnen?

Aluminium. Wir bekommen erklärt, dass man vor Jahrzehnten, als Windräder noch unverhältnismäßig teuer waren, eben auf Wasserkraft und Geothermie zur Stromerzeugung gesetzt hat. Der Strom ist dadurch billig und ermöglichte sogar die Ansiedlung einer Aluminiumindustrie.

Der weitere Ausbau ist aber ein gesellschaftliches und politisches Thema, wie auch die Errichtung von Windrädern. Als großer Produzent, womöglich Exporteur von klimaneutralem Methanol kommt das Land fürs Erste also nicht infrage. Aber die Technologie, die man entwickelt hat, könnte Schule machen – im großen Maßstab.

Bausteine

CO₂ entsteht bei jeder Verbrennung. CO₂-Emissionen lassen sich zur Herstellung von Kraftstoffen nutzen.

H Wasserstoff reagiert in Reaktoren mit CO₂ zu Methanol. Das klimaneutrale Verfahren heißt Emissions-to-Liquids.