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Artikel vom 05.02.2013

Mit Bakterien zu alternativen Treibstoffen / Das Zeitalter der Biokraftstoffe hat auch beim Fliegen schon begonnen

Stuttgart (ots) - Testflüge haben gezeigt, dass Biokerosin alltagstauglich ist und Triebwerken nicht schadet - Dem Kerosin wird oft Treibstoff beigemischt, das aus hydrierten Pflanzenölen oder Algen gewonnen wird. - Für Kleinflugzeuge kommt Ethanol in Frage, das sich auch mithilfe von Bakterien nachhaltig gewinnen lässt. - Berliner Biologen haben das Verfahren entwickelt. Ein Großversuch in Florida steht an.

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Zahlreiche Testflüge haben es bewiesen: Mischungen aus Kerosin und Biotreibstoffen sind technisch unbedenklich. Mittlerweile werden auch auf regulären Flügen solche alternativen Kraftstoffe eingesetzt. So hat die Lufthansa im zweiten Halbjahr 2011 die Tauglichkeit von Biokerosin getestet. Eines der beiden Triebwerke des Linienflugzeugs Airbus A321 wurde auf der Strecke Hamburg-Frankfurt zu 50 Prozent mit Bio-Kerosin betrieben. Nach 1187 Flügen zogen die Experten von Lufthansa Technik und MTU Aero Engines Bilanz. Der Einsatz von insgesamt 1557 Tonnen Biokerosingemisch brachte eine Einsparung von 1471 Tonnen CO2. "Der Biokraftstoff hat sich als alltagstauglich erwiesen", sagt Joachim Buse, Leiter des Bereichs "Alternative Flugtreibstoffe" bei der Lufthansa. Praxistauglichkeit zeigte auch der erste Langstreckenflug mit Biotreibstoff. Am 13. Januar 2012 flog eine mit rund 40 Tonnen Biokerosingemisch betankte Boeing 747-400 problemlos von Frankfurt nach Washington und sparte dabei 38 Tonnen Kohlendioxid ein. Auch die Triebwerke kamen mit dem Biokerosin gut zurecht. "Es sind keine Probleme bezüglich kürzerer Lebensdauer oder höherer Reparaturanfälligkeit zu erwarten", sagt Buse. Freilich musste die finnische Firma Neste Oil dafür eine ausgeklügelte Mischung vor allem aus Jatropha- und Leindotteröl herstellen.

Auch Flugzeughersteller engagieren sich, um Wertschöpfungsketten für alternative Treibstoffe aufzubauen. So beschloss Airbus unter anderem Ende 2012 ein Projekt in China, um die Produktion von Biokerosin auf Algenbasis zu erproben. In Berlin-Adlershof geht man einen anderen Weg. Hier werden Bakterien mit Kohlendioxid gefüttert und mit Licht bestrahlt, um sie zur Produktion von Ethanol anzuregen. Zwar kommt dieser Kraftstoff nur für Leichtflugzeuge in Frage, aus der Algenmasse kann jedoch auch Bioöl gewonnen werden.

Die Hoffnung ist grün, im wahrsten Sinne des Wortes. In diesem Fall ist sie tiefgrün, eine Flüssigkeit im transparenten Plastikschlauch mit weißem Schaum obendrauf. "In dem Versuchsreaktor wird Ethanol produziert", sagt Dirk Radzinski, Manager des Unternehmens Algenol Biofuels Germany in Berlin-Adlershof, dem Wissenschafts- und Technologiepark im Südosten der Hauptstadt. Die Arbeit verrichten Cyanobakterien, auch als Blaualgen bekannt, die sonst häufig Gewässer verschmutzen. Sie kommen dabei mit Kohlendioxid, Wasser und Licht aus, genauso wie die Pflanzen bei der Photosynthese. In der hochkonzentriert salzigen Brühe blubbern Kohlendioxidbläschen, grelle Leuchtstoffröhren liefern Licht.

In unseren sonnenarmen Breiten wäre eine groß angelegte Produktion von Biosprit aus Bakterien nicht praktikabel, sagt Radzinski. 2007 gegründet und auf rund 50 Mitarbeiter angewachsen gehört die Firma mittlerweile dem US-Unternehmen Algenol, mit dem sie seit 2008 kooperiert. Algenol-Chef Paul Woods habe damals ein Unternehmen gesucht, das Cyanobakterien so verändern kann, dass sie im großen Maßstab Ethanol herstellen, erzählt Radzinski. Als weltweit einzigartig wurde das Berliner Biotech-Unternehmen ausgewählt, dessen Gründer aus der Berliner Humboldt-Universität stammen. So begann die Partnerschaft, die sich jetzt auch in einer Pilotanlage in Florida manifestiert. Ende März 2013 soll sie auf einer Fläche von etwa 5000 Quadratmetern eröffnet werden. Der Praxistest ist angesagt. "Wir wollen herausfinden, welcher der vielen Bakterienstämme unter welchen Bedingungen die beste Ausbeute liefert", sagt Radzinski.

Denn das Cyanobakterium stellt zwar auch ohne molekularbiologischen Eingriff Ethanol her, jedoch nur als kleines Nebenprodukt. Damit sich die Prozedur rechnet, muss die Ausbeute vergrößert werden. Deshalb fügten die Adlershofer Tüftler genetische Bausteine ein, die die Ethanol-Synthese richtig auf Trab bringen. Mit Erfolg, denn mittlerweile erzeugen die Cyanobakterien etwa zehn Mal so viel Ethanol pro Flächeneinheit wie bei der Vergärung von Zuckerrohr entsteht. Während bei dieser bisher ertragsreichsten Methode jährlich etwa 7500 Liter Ethanol pro Hektar herauskommen, schaffen Cyano-Bakterien im gleichen Zeitraum durchschnittlich 75 000 Liter.

Da die Blaualgen sehr robust sind und in konzentriertem Salzwasser wachsen, benötigt man kein Trinkwasser, um die Einzeller zu kultivieren. Man kann Meerwasser nutzen, die Anlagen können in unwirtlichen, jedoch sonnenreichen Gegenden stehen, so dass es keine Konkurrenz zu landwirtschaftlichen Nutzflächen gibt. "Wir können auch in meeresnahen Wüstengebieten kultivieren", sagt Radzinski. Bestätigt sich die exzellente Laborausbeute beim Pilotversuch unter Floridas heißer Sonne, dann dürfte der bakterielle Bio-Treibstoff gegenüber dem aus fossilen Quellen gewonnenen Ethanol bald konkurrenzfähig sein. Die Produktion im industriellen Maßstab soll später in einer Großanlage in der mexikanischen Sonora-Wüste am Golf von Kalifornien bewerkstelligt werden. Die Ökobilanz der Bakterien-Methode falle günstiger aus als bei Verfahren, bei denen Ethanol aus Zuckerrohr, Zellulose oder Algenöl gewonnen wird, betont Radzinski. Das weltweit erste mit Alkohol betriebene Flugzeug, die brasilianische EMB-202A Ipanema, ein propellergetriebenes Agrarflugzeug, erhielt 2004 die Zulassung.

Für Passagierflugzeuge reicht die Energiedichte des Alkohols nicht aus. Bakterien molekularbiologisch zu Biodiesel-Produzenten umzubauen, ist noch Zukunftsmusik. Möglich, jedoch derzeit wirtschaftlich unrentabel, ist die chemische Veredelung des Ethanols durch die Fischer-Tropsch-Synthese. So wird das Biokerosin aus Pflanzenöl oder aus Biomasse gewonnen. Bis 2025 sollen Flugzeuge in Deutschland mit zehn Prozent alternativem Kraftstoff angetrieben werden, wie es die aireg (Aviation Initiative for Renewable Energy in Germany) formuliert. Der im September 2011 gegründete Verbund mit Sitz in Berlin hat mittlerweile 34 Mitglieder, Airlines, Forschungseinrichtungen und Bioenergieproduzenten. Das Ziel ist, Entwicklung und Einsatz alternativer, regenerativer Flüssigkraftstoffe im Luftverkehr zu fördern.

Auf lange Sicht wird es nicht ausreichen, den Treibstoff nur teilweise "Bio" werden zu lassen. Wenn die fossilen Quellen versiegen, kommt auch das Aus für Kerosin. Elektro ist für Flugzeuge derzeit keine Alternative. "Auf der Straße sind Elektroantriebe durchaus sinnvoll. Hier können die Konstrukteure das Gewicht der Batterie durch Leichtbau kompensieren. Bei Flugzeugen spielt Gewicht eine große Rolle. Für große Passagiermaschinen ist ein Elektroantrieb deshalb für lange Zeit nicht machbar", sagt Jean Botti, Vorstand Technik bei EADS. "Elektrische Alternativen oder Antriebe mit Brennstoffzellen kommen für Großraumjets nicht in Frage", bestätigt Lukas Rohleder, Sprecher bei aireg.

Die Herausforderung besteht darin, einen Treibstoff wie Kerosin hundertprozentig zu ersetzen, der sich bezüglich seiner hohen Energiedichte als ideal erwiesen hat und selbst bei Umgebungstemperaturen von minus 50 Grad noch flüssig ist. Kerosin wird hauptsächlich durch seine langkettigen Verbindungen aus Kohlenwasserstoff so leistungsstark. Als Ersatz kommt vor allem Biomasse aus solchen Pflanzen ins Spiel, die nicht als Nahrungsmittel für Menschen dienen. Zudem sollten sie auf Böden wachsen, auf denen sich der landwirtschaftliche Anbau nicht lohnt. Die Konkurrenz zwischen Tank und Teller soll vermieden werden.

So kommen bei Projekten, die etwa von aireg unterstützt werden, stets ökologische und soziale Aspekte auf den Prüfstand. Der Anbau von Pflanzen, die zur Produktion von Biokraftstoffen geeignet sind, kann für unterentwickelte Regionen etwa in Afrika vorteilhaft sein. So lässt sich die Ausbreitung von Wüsten stoppen, nachhaltige Landwirtschaft schafft Arbeitsplätze. Mit dem Verdienst können Lebensmittel gekauft werden, so dass sich deren Anbau und Verarbeitung lohnt.

Zur Biokraftstoff-Produktion geeignet ist beispielsweise Jatropha, eine Pflanze aus der Familie der Wolfsmilchgewächse, die in den Tropen und Subtropen auf trockenen und marginalen Böden wächst. Ihre Früchte liefern Öl, das nicht zum Verzehr geeignet ist. Jatropha-Öl wird bereits teilweise als Beimischung zu Biotreibstoffen bei Testflügen verwendet.

Auch Öl aus Algenmasse kommt als alternativer Flugzeugtreibstoff in Frage. Hier arbeiten weltweit zahlreiche Wissenschaftler daran, die richtige Mischung aus Licht, Kohlendioxid und Nährstoffen zu finden, um eine möglichst hohe Ausbeute an Algen zu bekommen. Mittlerweile sind einige Forschungsprojekte erfolgreich gelaufen und Pilotanlagen in Sicht. So soll 2014 mit Unterstützung des Landwirtschaftsministeriums ein großer Pilotversuch am Forschungszentrum Jülich beginnen. Auch in Berlin-Adlershof gibt es Überlegungen, die Blaualgen nicht nur als Produzenten von Ethanol zu nutzen. Nach einiger Zeit sterben die Bakterien ab und müssen ersetzt werden. "Diese Algenmasse können wir zur Produktion von Bio-Öl nutzen, das eine hohe Energiedichte hat", sagt Radzinski.

Wolfgang Scheunemann, 05.02.2013

presseportal.de: http://www.presseportal.de/pm/107466/2410433/mit-bakterien-zu-alternativen-treibstoffen-das-zeitalter-der-biokraftstoffe-hat-auch-beim-fliegen/api
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