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Im Projekt „SustainAir“ am Light Metals Technologies Ranshofen des AIT wird an leichteren und nachhaltigeren Flugzeugen geforscht.
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Nachhaltige Flugtreibstoffe - Mehr als Greenwashing?

Bis 2055 könnten Flugzeuge CO2-neutral fliegen. Das soll durch leichtere Flieger, effizientere Turbinen aber vor allem durch „Sustainable Aviation Fuels“, also nachhaltige Flugtreibstoffe gelingen.

Von Norbert Regitnig-Tillian

Ein Billigflug nach Mallorca, eine Fernreise nach Bali oder ein Städteflug nach London – endlich! Wer sich schon auf postpandemische Flugreisen freut, den kann gleich auch wieder das schlechte Gewissen ereilen: Flugzeugturbinen emittieren viel CO2 und als Vielund Langstreckenflieger kann man schnell zu einem „Klimasünder“ mutieren. „Stay grounded“ ist daher der Schlachtruf von Umweltschutz- NGOs.

Flugaskese ist für Viele allerdings nicht die prickelndste Alternative. Für die Luftfahrt, die für 2,5 Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich ist, ist terrestrisches Reisen ohnehin immer die zweitbeste Lösung. Sie kreiert daher klimafreundliche Angebote: Mit ein paar Euro Aufpreis können Fluggäste etwa ihren CO2-Anteil durch Bäumepflanzen kompensieren lassen. Zudem haben sich Flughäfen, Turbinen- und Flugzeugbauer 2020 freiwillig auf CO2-neutrales Wachstum verpflichtet. In optimistischsten Szenarien will man bis 2050 sogar eine „zero-CO2- emission“-Luftfahrt entwickeln – durch leichtere Flieger, effizientere Turbinen – und vor allem mit „Sustainable Aviation Fuels“ (SAF), also nachhaltig hergestelltem Kerosin.

Nachhaltige Treibstoffe
Sie werden aus erneuerbaren Quellen – etwa Biomasse, Reststoffe, Wasserstoff aus Windkraft – synthetisiert und setzen bei Verbrennung nur so viel CO2 frei, wie zuvor der Atmosphäre entzogen wurde. Das Problem an dieser Vision des klimafreundlichen Fliegens ist freilich eines: Noch ist man davon weit entfernt. „Kerosin aus erneuerbaren Quellen ist teuer und noch kaum vorhanden“, sagt Doris Matschegg. Sie leitet gemeinsam mit Dina Bacovsky ein internationales Forschungsprojekt am Bioenergy und Sustainable Technology (BEST) K1-Kompetenzzentrum in Wieselburg, das die Bedingungen und Möglichkeiten für die klimafreundliche Luftfahrt durch nachhaltigen Flugtreibstoff untersucht. Die Ausgangslage: Weltweit beträgt der SAF-Anteil am Gesamtkerosinverbrauch gerade einmal 0,5 Promille und das wenige „Bio-Kerosin“ kostet drei- bis neunmal mehr als fossiles Kerosin. Im harten Preiskampf der Fluglinien, wo jeder Euro zählt, sei daher nicht davon auszugehen, dass Fluglinien freiwillig ausnahmslos Bio-Kerosin tanken werden. Zum anderen, so sagt Forscherin Bacovsky „kann sich auch jeder selbst an der Nase nehmen und sich fragen, ob er freiwillig ein paa Euro mehr pro Flug bezahlen würde.“

Für die Umsetzung einer klimafreundlichen Luftfahrt brauche es daher nicht nur freiwillige, sondern auch verpflichtende Rahmenbedingungen. Einen Schritt in diese Richtung hat die Europäische Kommission im Juli 2021 getan. In einem Vorschlag für eine neue Richtlinie („ReFuelEU Aviation“) solle alle EU-Staaten dazu verpflichtet werden, bis 2025 mindestens zwei Prozent nachhaltige Flugtreibstoffe bereitzustellen. Das klingt noch nicht nach viel. In Relation zum weltweiten Aufkommen wäre das aber schon eine
Steigerung auf das 40-fache. Hier stellen sich aber viele Fragen, etwa wie SAFStrukturen aufgebaut und bis 2050 sukzessive bis zu einem angekündigten verpflichtenden SAF Anteil von beachtlichen 63 Prozent gesteigert werden sollen. „Derzeit“, so Bacovsky, werden Details dieser Verordnung noch zwischen Kommission, Rat und Parlament diskutiert. „Es ist aber davon auszugehen, dass die Richtlinie beschlossen wird.“ Den Vorwurf, das Projekt sei eher „greenwashing“ der Luftfahrt, weil alles viel zu lange dauere und überhaupt zu spät komme, lässt Bacovsky nicht gelten: „Eine Umstellung auf nachhaltige Treibstoffe kann nicht von heute auf morgen passieren. Das muss nachhaltig geplant und umgesetzt werden.“

 

Neun zertifizierte Öko-Kerosionverfahren
Rein technisch würde die Herstellung von „Öko- Kerosin“ jedenfalls kein Problem mehr darstellen, sagt Forscherin Matschegg. „Neun Herstellungsverfahren sind bereits zertifiziert, mehr als ein Dutzend weiterer sind in der Pipeline.“ „Bio-Kerosin“ wird dabei ähnlich wie Biodiesel aus Energiepflanzen wie Raps oder Palmöl hergestellt, aber auch aus Hackschnitzeln, Klärschlamm oder altem Frittieröl. In einem Pilotprojekt wird die ÖMV für die AUA schon ab März Kerosin aus altem Speiseöl via Pipeline aus Schwechat an den Flughafen Wien anliefern. Damit soll erstmals auch in Österreich nachhaltiger Flugtreibstoff angeboten werden. Kompensiert werden soll damit jährlich CO2 von 330 Wien- London-Flügen werden. „Bio-Kerosin“ aus Reststoffen wird von Fluglinien heute übrigens weltweit präferiert, da es „Food-Fuel-Konflikte“ vermeidet und so als nachhaltiger gilt.

Die CO2-Bilanz ist aber noch nicht von vornherein klimafreundlich, wenn man Reststoffe als Ausgangsquelle verwendet: Während etwa alternatives Kerosin aus städtischem Biomüll rechnerisch über 130 Prozent CO2-Einsparungspotenzial besäße, sprich: pro Flug sogar mehr CO2 einsparen könnte, als die Turbinen freisetzen, würde Kerosin aus Restmüll ohne Bioanteil in seiner CO2-Bilanz schlechter abschneiden als direkt aus Erdöl gewonnener Flugbenzin.

Ähnlich schaut es bei den besonders klimafreundlich geltenden „e-fuels“ oder „power to liquid“-Verfahren aus: Ist für „Bio-Kerosin“ elektrolytisch gewonnener Wasserstoff aus Kohlestrom die Basis, ist die CO2 Bilanz schlechter als die von Erdöl-Kerosin. Wird der Wasserstoff aber mit Windstrom – am besten aus Offshore-Windparks – produziert, gibt es eine sehr klimafreundliche CO2-Bilanz. Vor allem in Dänemark und Deutschland will man diese SAF-Herstellung präferieren. Die Expertenmeinung: „Bis jetzt ist das noch nicht viel mehr als eine schöne Vision“, sagt Forscherin Bacovsky, „weitere Taten müssen folgen.“

Das Projekt der BEST-Forscher*innen soll nun helfen, sich einen Überblick über die nationale wie internationale SAF-Umstellung zu verschaffen und auch Expertise für politische Vorgaben zu erarbeiten. Geteilt werden sollen die Ergebnisse in Workshops, Online Seminaren und einer großen Abschlussveranstaltung.

E-Flugzeuge - Leichter und batteriebetrieben

Flugzeuge, die batteriebetrieben fliegen, das klingt zwar noch fremdartig, aber weltweit wird an der Elektrifizierung des Antriebsstranges von Flugzeugen heftig geforscht. „Geht alles nach Plan, sollten bereits 2035 die ersten Elektro-Hybrid-Flugzeuge zur Marktreife gelangen“, sagt Helmuth Kühnelt, der am AIT Austrian Institute of Technology in mehrere Aviation-Projekte involviert ist. Probleme, die es noch zu meistern gilt: Die Energiedichte der Batterien muss noch erhöhte werden. Doch man sei eigentlich nicht mehr weit von wirtschaftlich vertretbaren Größenordnungen entfernt. Kleine hybrid betriebene Flugzeuge werden zuerst auf der Kurzstrecke eingesetzt werden. Durch elektrisch betriebene Propeller oder „Turboprops“ könnten dann auch die Turbinen kleiner dimensioniert werden, also im Idealfall weniger Bio-Kerosin verbrauchen. Ob auch einmal die Brennstoffzelle kommt, die Wasserstoff aus Windkraftwerken in Turbinen verbrennt? „Ja“, meint Kühnelt, „das Rennen zwischen Batterie und Brennstoffzelle ist noch nicht entschieden.“ Wasserstoffantrieb für Flugzeuge sieht er aber noch „jenseits von
2050“.

Nachhaltigkeit könnte aber auch durch die Einführung der Kreislaufwirtschaft in der Luftfahrt erhöht werden. Derzeit liegt der Materialnutzungsgrad oft nur bei 15 bis 20 Prozent. Zudem erscheint es derzeit noch günstiger ausrangierte Maschinen auf Flugzeugfriedhöfen verrotten zu lassen. Im Projekt „SustainAir“ am Light Metals Technologies Ranshofen des AIT will man das nun verändern, sagt Projektleiter Jürgen Roither. So sollen Bauteile neuer Flugzeuge nicht nur leichter, sondern auch so konstruiert werden, dass sie so lange wie möglich in Gebrauch bleiben und auch wiederverwendet werden können. Ein Problem, das dabei gelöst werden muss, ist der Erhalt der Materialqualität. Dafür müssen alte Bauteile aus Alu- oder Titanlegierung sortenrein gesammelt werden. Ansonsten wird aus einem einst stolzen Aluflügelteil ein Fressnapf für die Hundehütte.


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