Flugzeuge werden auf absehbare Zeit nur schwer direkt elektrifizierbar sein. Deshalb setzt die EU stark auf nachhaltige Flugkraftstoffe, die konventionellem Kerosin beigemischt werden können. Nach der ReFuelEU-Aviation-Verordnung soll der Mindestanteil nachhaltiger Kraftstoffe an EU-Flughäfen von 2 Prozent im Jahr 2025 auf 70 Prozent im Jahr 2050 steigen. Eine eigene Unterquote gilt für synthetische Kraftstoffe der Kategorie RFNBO, also erneuerbare Kraftstoffe nicht biogenen Ursprungs. Bis 2050 soll sie 35 Prozent erreichen.

Eine Studie der Chalmers University of Technology in Göteborg zeigt nun am Beispiel von Methanol, dass diese Regeln nicht alle technisch möglichen Wege gleich behandeln. Methanol ist kein fertiges Kerosin, kann aber als Zwischenprodukt zu synthetischem Flugkraftstoff weiterverarbeitet werden. Das Team um Johanna Beiron verglich drei Wege, bei denen feste Biomasse-Reststoffe wie Rinde, Äste oder Waldrestholz als Kohlenstoffquelle dienen.

Mehr Methanol mit weniger Strom

Zwei untersuchte Routen beruhen auf Verbrennung. Entweder wird Biomasse in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage verbrannt und CO₂ aus dem Rauchgas abgeschieden, oder ein sauerstoffgefeuerter Kessel liefert ein CO₂-reiches Abgas. In beiden Fällen wird das CO₂ anschließend mit erneuerbarem Wasserstoff zu Methanol umgesetzt. Der dritte Weg nutzt Biomasse-Gasifizierung. Dabei wird die Biomasse unter Hitze in Synthesegas umgewandelt, das bereits Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält und direkt in die Methanolsynthese eingehen kann.

In der Modellrechnung schneidet die Gasifizierung am besten ab. Sie erreicht rund 46 Prozent Energieeffizienz und Methanol-Kosten von etwa 820 Euro je Tonne. Die Verbrennungsrouten liegen bei rund 37 Prozent Effizienz und kosten je nach Variante etwa 1.055 bis 1.495 Euro je Tonne Methanol. Zugleich braucht der Gasifizierungsweg rund 30 Prozent weniger erneuerbaren Strom, weil ein Teil des benötigten Wasserstoffs aus der Biomasse-Umwandlung stammt.

EU-Recht bevorzugt den Umweg über CO₂

Regulatorisch ist gerade dieser Vorteil ein Problem. Bei RFNBO darf der Energiegehalt nicht aus biogenen Quellen stammen. Der Wasserstoff muss aus erneuerbarem Strom kommen, und das CO₂ darf nach den von der Studie diskutierten Regeln nicht eigens für die Synthese erzeugt werden. Es muss als Nebenprodukt eines anderen Prozesses anfallen, etwa aus einer Biomasse-Verbrennung, die Strom oder Wärme liefert.

Für die Gasifizierungsroute bedeutet das eine Teilanerkennung. Nach der Studie wären nur 55 Prozent des erzeugten Methanols RFNBO-konform. Der übrige Anteil würde als fortgeschrittener Biokraftstoff gelten und nicht auf die RFNBO-Unterquote angerechnet, obwohl die untersuchten Wege denselben Rohstoff nutzen und am Ende dasselbe Zwischenprodukt liefern. Die Forschenden sehen darin einen möglichen Lock-in in weniger effiziente Verbrennungssysteme. Zudem verweisen sie auf Spannungen zur EU-Energieeffizienzrichtlinie, zur Abfallhierarchie und zum Kaskadenprinzip für Biomasse, nach dem begrenzte biogene Ressourcen möglichst hochwertig genutzt werden sollen.

Mit ihrer Studie macht das Team einen Zielkonflikt sichtbar, ohne Aussagen zu treffen welcher Kraftstoffpfad grundsätzlich vorzuziehen ist. Aktuelle Regulierung, die erneuerbaren Wasserstoff und nicht fossile Kohlenstoffquellen fördern soll, kann demnach effiziente biogene Umwandlungswege schlechterstellen. Die Autorinnen und Autoren empfehlen deshalb, den Rechtsrahmen zu prüfen, damit Klimaziele, Ressourceneffizienz, Technologieneutralität und Investitionssicherheit besser zusammenpassen.

ag