Dieser nachhaltige Flugkraftstoff aus Kokosöl läuft fast so effizient wie Kerosin

Nachhaltiger Flugkraftstoff aus Kokosöl läuft im Turbojet fast so effizient wie Kerosin, senkt Kohlenwasserstoffe, erhöht aber den Verbrauch.

Kerosin ist für die Luftfahrt so wertvoll, weil es viel Energie auf wenig Gewicht liefert. Doch gerade diese Eigenschaft macht einen Ersatz so schwierig. Forscher haben nun einen Treibstoff aus Kokosöl getestet, der ohne grundlegenden Umbau in einem bestehenden Turbojet eingesetzt werden konnte – mit überraschend ähnlicher Effizienz wie herkömmliches Jet A-1.

Die Mischungen enthielten zwischen 10 und 50 Prozent Kokos-Kraftstoff. Das Triebwerk lief stabil, zugleich sanken die unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas. Der Preis dafür war ein höherer Verbrauch: Je größer der Biofuel-Anteil, desto mehr Kraftstoff benötigte der Turbojet – im Versuch bis zu rund 20 Prozent zusätzlich. Das Team der Osaka Metropolitan University veröffentlichte die Ergebnisse im Fachjournal Fuel.

Kokosöl-Flugkraftstoff befeuert Turbojet fast so effizient wie Kerosin

Für den Test stellten die Forscher zwei Varianten des Kokos-Kraftstoffs her. Dafür wandelten sie das Kokosöl chemisch um – einmal mit Methanol, einmal mit Ethanol. So entstanden zwei Biokraftstoffe, die sich mit herkömmlichem Flugbenzin mischen ließen. Das Verfahren läuft bei Raumtemperatur und normalem Umgebungsdruck. Dadurch ist weniger Energie nötig als bei Verfahren, die hohe Temperaturen oder hohen Druck benötigen.

Zunächst produzierten die Wissenschaftler den Kraftstoff in einer fünf Liter großen Versuchsanlage. Die Reinheit lag bei mehr als 97 Prozent. Danach kamen die Mischungen in einen kleinen Turbojet. Dort prüfte das Team, wie viel Kraftstoff das Triebwerk verbrauchte, wie effizient es die enthaltene Energie nutzte und welche Stoffe im Abgas zurückblieben.

Mehr Kokosöl im Tank treibt den Verbrauch nach oben

Bei einem Punkt schnitt der Kokos-Kraftstoff schlechter ab: Je höher sein Anteil in der Mischung war, desto mehr Treibstoff brauchte das Triebwerk. Im Versuch stieg der Verbrauch um bis zu rund 20 Prozent. Der Grund liegt vor allem im niedrigeren Heizwert des Biokraftstoffs. Er enthält pro Kilogramm weniger Energie als Jet A-1. Für dieselbe Leistung muss deshalb mehr davon verbrannt werden.

Die thermische Effizienz blieb trotzdem ähnlich wie bei reinem Jet A-1. Das Triebwerk setzte die im Kraftstoff enthaltene Energie also vergleichbar effizient in Leistung um. Huynh Phuong Uyen Nguyen von der Graduate School of Sustainable System Sciences fasst das Ergebnis so zusammen: „Die Experimente ergaben, dass unsere Kraftstoffmischung in bestehenden Gasturbinentriebwerken ohne größeren Verlust an Effizienz oder Motorleistung betrieben werden kann und ohne die Emissionen zu erhöhen.“

Im Abgas sinken Kohlenwasserstoffe – beim CO₂ kaum

Bei den Emissionen zeigte sich ein gemischtes Bild. Mit steigendem Anteil des Kokos-Kraftstoffs gingen die unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas zurück. Sie entstehen, wenn der Kraftstoff nicht vollständig verbrennt. Beim Kohlenmonoxid registrierten die Forscher dagegen einen leichten Anstieg.

Bei Kohlendioxid und Stickstoffmonoxid fanden die Wissenschaftler keine signifikanten Unterschiede zu reinem Jet A-1. Der Kokos-Kraftstoff senkte die direkten CO₂-Emissionen des Triebwerks in diesem Versuch also nicht messbar. Ob er über seinen gesamten Lebenszyklus klimafreundlicher ist, hängt zusätzlich von Anbau, Verarbeitung und Herstellung ab. Das wurde in diesem Triebwerkstest nicht untersucht.

Aus aussortierten Kokosnüssen könnte nachhaltiger Flugkraftstoff werden

Besonders interessant könnte der Ansatz für Länder mit großer Kokosproduktion sein. Nach Angaben der Osaka Metropolitan University werden in Südostasien rund 30 Prozent der geernteten Kokosnüsse aussortiert, weil sie die Anforderungen des Handels nicht erfüllen. Ein Teil davon könnte künftig als Rohstoff für Biokraftstoff dienen. Auch chemisch passt Kokosöl gut: Seine Fettsäureketten liegen in einem Bereich, der den Kohlenwasserstoffen in Flugkraftstoffen ähnelt.

Von einem vollständig aus Kokosöl gewonnenen Flugkraftstoff ist der Ansatz allerdings noch weit entfernt. Getestet wurden bislang nur Mischungen mit höchstens 50 Prozent Biofuel und ein kleines Turbojet-Triebwerk. Als Nächstes wollen die Forscher den Verbrauch senken und prüfen, ob auch 100 Prozent Biokraftstoff funktionieren.

Shinichiro Ogawa nennt weitere offene Fragen: „Künftig wollen wir die Praxistauglichkeit dieses Kraftstoffs verbessern, indem wir seine langfristige Lagerstabilität, Materialverträglichkeit und Umweltwirkungen mithilfe einer Lebenszyklusanalyse untersuchen.“

Kurz zusammengefasst:

Nachhaltiger Flugkraftstoff aus Kokosöl kann herkömmlichem Jet A-1 beigemischt werden und in einem kleinen Turbojet mit nahezu vergleichbarer thermischer Effizienz laufen.
Mit steigendem Biofuel-Anteil sank der Ausstoß unverbrannter Kohlenwasserstoffe, während sich bei CO₂ und Stickstoffmonoxid keine signifikanten Veränderungen zeigten.
Der spezifische Kraftstoffverbrauch stieg bei höheren Beimischungen um bis zu rund 20 Prozent; getestet wurden bislang Mischungen mit höchstens 50 Prozent Kokos-Biokraftstoff.

Übrigens: Nicht nur beim Fliegen wird nach Alternativen zu fossilen Brennstoffen gesucht: Ein neuer Solarthermie-Kollektor soll Fabriken mit Prozesswärme von bis zu 150 Grad Celsius versorgen und Erdgas ersetzen. Mehr dazu in unserem Artikel.