KIT: Europa könnte fossile Kraftstoffe im Straßenverkehr vollständig ersetzen

„Europa verfügt langfristig über ausreichend nachhaltige Ressourcen, um ohne fossiles Öl mobil zu sein“, sagt Professor Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT. „Angesichts der aktuellen Unsicherheiten auf den internationalen Energiemärkten ist das eine gute Nachricht. Wenn wir Rest- und Abfallstoffe effizient nutzen, können wir den Straßenverkehr unabhängiger von Energieimporten machen und gleichzeitig Kohlendioxid-Emissionen senken.“

Vielfalt erneuerbarer Rohstoffe macht Europa unabhängiger

Der im Auftrag der BMW Aktiengesellschaft durchgeführten Studie wurden Rahmenbedingungen für eine ambitionierte Erfüllung des Pariser Klimaschutzabkommens zugrunde gelegt. Sie bezieht sich auf ein günstiges Szenario, dessen Voraussetzungen von Politik und Gesellschaft zum Teil noch geschaffen werden müssen. Die Studie zeigt, dass besonders große Mengen an Rest- und Abfallstoffen genutzt werden können – zum Beispiel Stroh aus der Landwirtschaft, Holzreste aus der Forstwirtschaft oder biogene Abfälle. Hinzu kommen Zwischenfrüchte, also Pflanzen, die zwischen zwei Ernten angebaut werden, sowie Energiepflanzen, die auf wenig ertragreichen Böden wachsen und nicht mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren.

Diese Vielfalt sorgt dafür, dass die Rohstoffbasis stabil bleibt und nicht von einem einzelnen Stoff abhängt: „Viele glauben, dass Alt-Speiseöl die zentrale Quelle für erneuerbare Kraftstoffe ist. Tatsächlich macht es nur etwa ein Prozent des Rohstoffportfolios aus“, sagt Professor Thomas Koch vom Institut für Kolbenmaschinen (IFKM) des KIT, der die Studie geleitet hat. „Die wirklich großen Potenziale liegen beispielsweise in Pflanzenresten und Holzfasern. Diese Stoffe fallen ohnehin an – und können ausreichend klimafreundliche Kraftstoffe liefern. Das kann aber nur gelingen, wenn der Herstellung von fortschrittlichen reFuels-Biokraftstoffen von Politik und Gesellschaft die notwendige Priorität eingeräumt wird.“

Vom Reststoff zum Kraftstoff

Die Forschenden untersuchten mehrere technische Wege, um aus Biomasse nutzbare Kraftstoffe herzustellen. Dazu zählt das HVO-Verfahren (HVO steht für „Hydrotreated Vegetable Oil“), bei dem ölhaltige Reststoffe zu Dieselersatz hydriert werden, sowie methanolbasierte Verfahren. Bei diesen entsteht aus Pflanzenresten als Zwischenprodukt zunächst ein Gas, das anschließend zu Benzin- oder Dieselersatz weiterverarbeitet wird. „Mit diesen Verfahren können wir aus sehr unterschiedlichen Reststoffen hochwertige Kraftstoffe herstellen“, sagt Professor Nicolaus Dahmen vom Institut für Katalyseforschung und -entwicklung des KIT. „Das ist wichtig, weil Europa über eine breite Palette an Biomassen verfügt. Die Technologien funktionieren auch dann, wenn der Rohstoffmix sich ändert.“

Während es HVO schon an der Zapfsäule gibt, sind Kraftstoffe aus anderen Verfahren noch in der Entwicklung. Sie werden am KIT bereits hergestellt und in Autos getestet. Mit den erprobten Verfahren lassen sich auch große Mengen Kraftstoff erzeugen. Die Studie zeigt außerdem: Wenn zusätzlich Wasserstoff zugeführt wird, steigt die Ausbeute nochmals deutlich.

Trotz Elektromobilität bleibt flüssiger Kraftstoff wichtig

Auch wenn Europa sehr ambitioniert elektrifiziere, bleibe ein großer Bedarf an flüssigen Kraftstoffen bestehen, so Doktor Olaf Toedter vom IFKM. „Viele Fahrzeuge bleiben noch lange im Einsatz. Für diese Bestandsflotte bieten erneuerbare Kraftstoffe eine direkte Möglichkeit, Kohlendioxid-Emissionen zu vermeiden.“

Was die Studie untersucht – und was nicht

Die Analyse untersucht, welche nachhaltigen Rohstoffe in Europa verfügbar sind, wie sich diese über verschiedene technische Verfahren in erneuerbare Kraftstoffe umwandeln lassen und welche Mengen dabei entstehen können. Zugrunde gelegt wurden Rahmenbedingungen für eine ambitionierte Erfüllung des Pariser Klimaschutzabkommens. Die Forschenden beziehen sich in der Studie auf ein günstiges Szenario, dessen Voraussetzungen von Politik und Gesellschaft zum Teil noch geschaffen werden müssen. Sie betrachtet außerdem, wie sich die Fahrzeugflotten in den kommenden Jahren entwickeln, welchen Anteil am Verkehr erneuerbare Kraftstoffe dabei ersetzen können und welche Konkurrenz es durch andere Sektoren wie Industrie, Energie oder Luft- und Schifffahrt gibt.

Das KIT hat die Studie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Biomasseforschungszentrum gemeinnützige Gesellschaft mit beschränkter Haftung und den Firmen Freyberger engineering Gesellschaft mit beschränkter Haftung sowie der Firma BMW Aktiengesellschaft im Auftrag der BMW Aktiengesellschaft durchgeführt.