Was bringt Biosprit bei Flugzeugen?

Weniger Abgase: Wenn Flugbenzin zur Hälfte durch einen Bio-Treibstoff ersetzt wird, senkt dies die Emissionen erheblich. Aktuelle Messflüge belegen, dass sich der Ausstoß von Ruß und anderem Feinstaub durch die Beimischung um 50 bis 70 Prozent verringert. Solche Bio-Treibstoffe könnten demnach künftig dazu beitragen, die Schadstoffbelastung der Luft, aber auch die Bildung von Kondensstreifen zu reduzieren, so die Forscher im Fachmagazin „Nature“.

Flugzeuge sind nicht gerade klimafreundlich: Die vom Kerosin erzeugten Abgase setzen unter anderem Stickoxide, Kohlendioxid, aber auch Schwefel- und Rußpartikel frei – und damit sowohl Treibhausgase und Vorläufer für bodennahes Ozon, als auch Feinstaub, der Kondensstreifen und damit die Wolkenbildung fördert. In Höhen von etwa acht bis zwölf Kilometern können diese Kondensstreifen-Zirren mehrere Stunden bestehen bleiben.

„Kondensstreifen-Zirren haben heute eine ähnlich große Klimawirkung wie alle über mehr als 100 Jahre in der Atmosphäre gesammelten Kohlendioxid-Emissionen des Luftverkehrs zusammen“, erklärt Koautor Hans Schlager vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Treibstoff aus Leindotter-Öl

Um die Emissionen des Flugverkehrs zu reduzieren, experimentieren Forscher und Fluglinien weltweit schon länger mit alternativen Kraftstoffen. „Bio-Treibstoffe für Jets haben Zukunftspotenzial, weil sie nicht von fossilen Brennstoffen abhängig sind und so gut wie keine Schwefelverbindungen und aromatisierte Kohlenwasserstoffe enthalten“, berichten die Forscher. „Das reduziert auch die Freisetzung von Feinstaub durch die Triebwerke.“

Das Öl der Leindotter-Pflanze (Camelina sativa) ist der Haupt-Rohstoff für den Bio-Treibstoff HEFA. © Fornax/ CC-by-sa 3.0

Wie effektiv Bio-Treibstoff die Flugzeug-Emissionen tatsächlich senken kann, hat nun das Forscherteam in der Praxis getestet. Dafür flog das Messflugzeug „Falcon“ vom DLR im Abstand von 30 bis 150 Metern hinter einer DC-8 der NASA her – genau im Abgasstrahl. Das NASA-Flugzeug wurde für diese Messungen entweder mit normalem Jet A1-Treibstoff oder mit einer 1:1-Mischung aus Jet A1 und dem aus pflanzlichem Leindotter-Öl gewonnenen Bio-Treibstoff HEFA betankt.

Emissionen um die Hälfte gesenkt

„Es ist das erste Mal, dass wir im Flug die Anzahl emittierter Rußpartikel eines Triebwerks gemessen haben, das beigemischten Biotreibstoff verbrennt“, erklärt Erstautor Richard Moore vom Langley Research Center der NASA.

Das Ergebnis: Durch Beimischung von Bio-Treibstoff lässt sich die Schadstoffemission von Flugzeugen um mehr als die Hälfte senken. „Verglichen mit dem normalen Flugbenzin reduziert der Bio-Treibstoff die Partikelmenge und Masse der Emissionen im Abgasstrahl des Flugzeugs um 50 bis 70 Prozent „, berichten Moore und seine Kollegen. Dabei sanken sowohl die ausgestoßenen Partikel als auch die flüchtigen Substanzen im Abgas.

Erster Schritt zu klimafreundlicherem Fliegen

Allerdings: Mit dem Bio-Treibstoff sank zwar der Rußausstoß des Flugzeugs um fast die Hälfte, insgesamt aber blieben diese Emissionen noch immer im hohen Bereich, wie die Forscher ermittelten. Dennoch sehen sie in dieser Reduktion einen wichtigen Fortschritt: „Mit der Möglichkeit anhand von Bio-Treibstoffen die Rußemissionen in Triebwerksabgasen um mehr als die Hälfte zu verringern, öffnet sich ein Weg die Klimawirkung von Kondensstreifen zu reduzieren“, so Schlager.

Die Ergebnisse liefern wichtige Anhaltspunkte darüber, welche Vorteile Bio-Treibstoffe in der Luftfahrt bringen können und helfen dabei, optimale Alternativen zum Kerosin und die günstigsten Beimischungsmengen für Bio-Treibstoffe zu ermitteln. (Nature, 2017; doi: 10.1038/nature21420)

(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 16.03.2017 – NPO)