Alte Motoren wandeln Methan in grünen Treibstoff

Methan gilt als Treibhausgas, das 84-mal schädlicher ist als CO₂. Als Hauptbestandteil im Erdgas wird es vor allem als Brennstoff genutzt. Methan wird aber auch in großen Mengen auf Mülldeponien, Bauernhöfen sowie bei der Erdöl- und Erdgasgewinnung freigesetzt. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) wollen dieses schädliche Methan (chemische Zusammensetzung: CH₄) nun nutzen, um daraus den sauberen Treibstoff Methanol (CH₄O oder CH₃OH) zu machen.

Für die chemische Umwandlung von Methan in Methanol gibt es verschiedene Methoden. Dabei oxidiert das Methan in der Regel unter Druck und Temperatur. Weil es allerdings zahlreiche kleine Methanquellen, aber nur eine zentrale Chemie-Industrie gibt, erfordert die massenweise Methanreduktion bisher einen hohen logistischen Aufwand. Das MIT-Spinn-off Emvolon will dafür jetzt ältere Verbrennungsmotoren einsetzen, die günstig und einfach zu verteilen sind.

Chemie-Kraftwerke im See-Container

Dazu baut das Unternehmen herkömmliche Automotoren in kleine, mobile Chemieanlagen um. Die Motoren werden so modifiziert, dass sie das Methan nur teilweise verbrennen. Das gelingt über eine extrem fette Verbrennung. Zusätzliche verarbeiten zusätzliche Komponenten und Katalysatoren das erzeugte Kohlenmonoxid und die entstandenen Kohlenwasserstoffe anschließend direkt zu Methanol oder Ammoniak (NH₃) weiter. Diese Brennstoffe können dann direkt verwendet oder in herkömmlichen Tanklast-Lkw abtransportiert werden.

"In Zukunft werden wir grüne Kraftstoffe brauchen, weil man große Schiffe oder Flugzeuge nicht elektrifizieren kann. Dafür braucht man einen flüssigen Kraftstoff mit hoher Energiedichte, niedrigem CO₂-Fußabdruck und niedrigen Kosten", sagt einer der Entwickler, Emmanuel Kasseris. Sein Methanol-Projekt geht auf eine Idee des leitenden Forschungsingenieurs am Plasma Science and Fusion Center des MIT, Leslie Bromberg, zurück. Der hatte bereits einen Dieselmotor zur "Reformierung" von Methan verwendet. Das Reformieren von Methan ist eine chemische Reaktion unter hohem Druck, bei der Methan mit Dampf und Sauerstoff in Wasserstoff umgewandelt wird.

Verschiedenste Kraftstoffe denkbar

Für die neue Erfindung dient dieser Wasserstoff zusammen mit dem Kohlenmonoxid als Zwischenprodukt. Kohlenstoff und Wasserstoff sind die wichtigsten Bausteine für die Synthese verschiedenster Chemikalien. Die weiteren Verarbeitungsschritte finden direkt neben dem Motor statt, der als Generator den Strom dafür erzeugt. Jedes der eigenständigen Systeme von Emvolon passt in einen typischen Frachtcontainer und kann aus 8.500 Kubikmeter Methangas etwa acht Tonnen Methanol am Tag produzieren. Welche und wie viele Motoren dafür nötig sind, haben die Amerikaner noch nicht verraten.

Das Unternehmen will zunächst mit der Methanol-Produktion beginnen, weil es ein idealer Kraftstoff für Sektoren ist, in denen Emissionsreduktionen nur schwer möglich sind. Dazu gehören die Schifffahrt oder Schwerlasttransporte. Zudem kann Methanol als Rohstoff für andere hochwertige Chemikalien, wie etwa Flugzeugkraftstoff, verwendet werden. "Wir möchten unsere Aktivitäten auf andere Chemikalien wie Ammoniak ausweiten, aber auch auf andere Rohstoffe wie Biomasse und Wasserstoff aus erneuerbarer Energie. In dieser Hinsicht haben wir bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt", sagt Kasseris.

Geringere Kosten als große Chemieanlagen

Die Entwickler betonen weiter, dass der finanzielle Einsatz für eine Anlage überschaubar ist: "Unsere modularen Systeme erfordern nur kleine Investitionen – von 1 bis 10 Millionen US-Dollar –, die innerhalb weniger Wochen schnell einzeln eingesetzt werden können, im Gegensatz zu riesigen Chemieanlagen, die mehrjährige Kapitalbauprojekte erfordern und Hunderte Millionen kosten." Im Sommer 2024 erhielt das Unternehmen einen Zuschuss vom Energieministerium, um sein Verfahren zur Erzeugung sauberer flüssiger Brennstoffe aus Energiequellen wie Sonne und Wind anzupassen.

Ein US-Unternehmen aus MIT-Absolventen hat ein chemisches Verfahren entwickelt, dass mithilfe von Verbrennungsmotoren klimaschädliches Methan in sauberen Kraftstoff (Methanol oder Ammoniak) umwandelt.

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