Luftfahrt: Bereits 50 Prozent Biokraftstoff verringern die Klimaeffekte des Fliegens deutlich

Biobasierte und synthetische Kraftstoffe gelten als mögliche Alternativen zu dem momentan aus Erdöl gewonnenem Kerosin. Mit solchen alternativen Treibstoffen soll der Treibhausgas-Ausstoß von Flugzeugen verringert und so die CO2-Bilanz des Fliegens verbessert werden. Wie dieser gewünschte Effekt letztlich ausfallen würde, hat ein Team rund um Christiane Voigt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen in Zusammenarbeit mit der US-Luftfahrtbehörde NASA untersucht.

Kondensstreifen sind klimawirksam

Für die Flugtests des DLR und der NASA führte das Team mehrere Testflüge mit einem Airbus A320 durch. In den Tanks des Flugzeuges war dabei entweder normales Jet A-1-Kerosin, eine Mischung aus Kerosin und synthetischem Kraftstoff aus Kohle oder aber 30 bzw. 50 Prozent des Bio-Kraftstoffs Hefa (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids).

Zwei Minuten nach dem Testflugzeug startete dabei das Forschungsflugzeug DC-9 der NASA. Mit ihm wurden während des Fluges im Abgasstrahl des vorausfliegenden A320 Messungen zu Emissionen und Kondensstreifenbildung durchgeführt. Die Kondensstreifen bestehen im Regelfall aus Eiskristallen, die sich bilden, weil Feinstaub und Aerosole des Abgases das Auskristallisieren von Wasser fördern. Bei feucht-kalten Rahmenbedingungen können die Kondensstreifen dann mehrere Stunden bestehen, wobei sie meist eine erwärmende Wirkung haben.

Deutlich weniger Kondensstreifen

Bei den Messungen stellte sich heraus, dass bei den Flügen mit Bio-Kerosin-Mischungen ein Rückgang des Ruß-Ausstoßes um 45 bis 53 Prozent erfolgte. Dementsprechend nahm auch die Bildung der Eiskristalle, aus denen die Kondensstreifen bestehen, um etwa die Hälfte ab. Hinzu kommt, dass die entstehenden Eiskristalle etwas größer waren, was ihre Lebensdauer begrenzt. „Größere Eiskristalle sublimieren schneller und lagern sich auch schneller ab, deswegen halten Kondensstreifen mit größeren Kristallen weniger lange“, erklären die Forscher.

Durch die Nutzung der Kraftstoffmischung reduzierte sich die Klimawirkung der Kondensstreifen um 20 bis 30 Prozent. „Eine geringere Anzahl von Eiskristallen verringert den durch Kondensstreifen verursachten zusätzlichen Energieeintrag in die Atmosphäre. Damit verringert sich die klimawärmende Wirkung der Kondensstreifen-Bewölkung deutlich. Dieser Nachweis ist ein Durchbruch für die Möglichkeiten einer klimafreundlicheren Luftfahrt“, erläutert Voigt die Ergebnisse.

Der positive Effekt entstammt unter anderem der Zusammensetzung der biobasierten oder synthetischen Kraftstoffe. Diese kommen ohne zyklische Kohlenwasserstoffe, sogenannte Aromate, aus. Kraftstoffmischungen mit weniger Aromaten resultiert in weniger Ruß in den Emissionen und somit auch in weniger Eiskristallen in den Kondensstreifen.

Biobasierte Treibstoffe als Brückentechnologie

Biobasierte Treibstoffe haben zudem den Vorteil, dass das in ihnen gebundene CO2 vorher von Pflanzen aus der Luft aufgenommen und in Form organischer Verbindungen in ihr Gewebe eingebaut wurde. Gegenüber von Kraftstoffen, die aus Erdöl oder anderen fossilen Energieträgern gewonnen werden, haben sie einen deutlich niedrigeren CO2-Abdruck. Auch Kraftstoffe aus Abfällen oder unter Einsatz regenerativer Energien gewonnener Wasserstoff könnte zu CO2-Einsparungen führen. „Damit verringern nachhaltige Kraftstoffe die beiden größten klimawärmenden Effekte der Luftfahrt, Kondensstreifen und den CO2-Fußabdruck“, so Patrick Le Clercq vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart.

Alternative Kraftstoffe könnten somit dazu beitragen, die Luftfahrt mittelfristig klimafreundlicher zu machen, bis es langfristig bessere Lösungen wie ausgereifte Elektroflugzeuge gibt. Sie können somit als Brückentechnologie auf dem Weg zu einer emissionsfreien Luftfahrt fungieren.

Besonders gespannt sind die Forscher nun, wie sich Flüge auf die Emissionen und Kondensstreifen auswirken, bei denen exklusiv auf nachhaltige Bio-Treibstoffe gesetzt wird. Dieser Frage sind Airbus, das DLR und Rolls-Royce kürzlich in Flugtests nachgegangen. Die Daten dieser Testflüge wird derzeit ausgewertet.

via DLR