Nachhaltige Kraftstoffoptionen sind essenzieller Bestandteil von Strategien zur Dekarbonisierung der Luftfahrt. Hierbei kommt sogenannten Renewable Fuels of Non-Biological Origin (RFNBOs) eine besondere Rolle zu, da sie eine Entkoppelung der Kraftstoffproduktion von der Verfügbarkeit von Biomasse erlauben; in Sunlight-to-Liquid- oder Power-to-Liquid-Prozessen wird stattdessen recyceltes CO2 als Rohstoff eingesetzt.

Die Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft (Direct Air Capture, DAC) bietet die Möglichkeit, eine ergiebige und nachhaltige Quelle zu nutzen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Da es sich hierbei aber um eine relativ neue Technologie handelt – weltweit wurden bisher nur wenige Anlagen mit einer gesamten Kapazität von ca. 10.000 t(CO2 )/a realisiert –, ergeben sich dahin gehende Unsicherheiten. Die noch bestehende Technologieoffenheit spricht dafür, ein breites Spektrum an Lösungen auf zukünftige Leistungsfähigkeit hin zu prüfen und die weitere Forschung und Entwicklung danach auszurichten.

Um ein grundlegendes Verständnis für die verschiedenen Technologieoptionen, deren künftige Kostenentwicklung sowie Energiebedarfe, Skalierbarkeit und Integrierbarkeit in den Kraftstoffproduktionsprozess sicherzustellen, beschäftigen sich Forscher*innen am Bauhaus Luftfahrt mit Scouting und Analysen verschiedener Technologieoptionen, welche sich über einen weiten Temperaturbereich erstrecken, sowohl mit flüssigen als auch festen Sorbenzien arbeiten und verschiedenste technologische Reifegrade aufweisen. In einer vergleichenden Betrachtung werden Trade-offs aufgezeigt; in der Abbildung rechts werden diese qualitativ dargestellt. So können Rückschlüsse auf das Potenzial verschiedener DAC-Ansätze gezogen werden.

Relativer Vergleich verschiedener DAC-Ansätze

Ein qualitativer Vergleich prozessrelevanter Metriken für Direct-Air-Capture-Anlagen zeigt deutliche Unterschiede zwischen Hochtemperaturanlagen mit flüssigem Sorbens und Niedertemperaturanlagen mit festem Sorbens auf.

Heute installierte DAC-Anlagen verglichen mit potenziellen künftigen Bedarfen

Ein stark erweiterter Einsatz von Direct Air Capture ist nötig, um den Rohstoffbedarf an CO2 zur Kraftstoffherstellung zu decken.

Schematische Darstellung eines RFNBO-Pfades mit Kohlenstoff aus DAC

Schematische Darstellung der Rückführung des durch die Kraftstoffverbrennung im Flugzeug entstandenen CO2 in den Produktionsprozess von RFNBOs via Direct Air Capture – der Kohlenstoffkreislauf kann so geschlossen werden.

Direct-AirCapture-Anlagen sorbieren CO2 aus der Umgebungsluft, welches als Rohstoff verwendet werden kann.