Dechema-Forum Studie zur ressourcenschonenden E-Kerosin-Herstellung

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Die Energiewende hängt nicht nur an erneuerbaren Energien sondern auch an Metallen, wie Kupfer, Zink, Lithium, Kobalt und Platin. Das zeigt das Beispiel E-Kerosin, das in Zukunft in steigender Menge dem konventionellen Kerosin beigemischt werden soll. Wie es um die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe steht und welche Synthesewege besonders ressourcenschonend sind, hat ein Studie PtX Lab Lausitz und der Dechema untersucht.

Für ein Gelingen der Energiewende sind technologische Innovationen und Transformationen unverzichtbar. Während die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien intensiv diskutiert wird, schauen die Wenigsten auf den Bedarf an metallischen und mineralischen Rohstoffen. Doch welche Rohstoffe werden wann und in welchen Mengen benötigt?

Der Verkehrssektor hinkt bei der Transformation bislang hinterher. Obwohl es im Straßenverkehr bereits vielversprechende Alternativen zu fossilen Kraftstoffen gibt, kommt im Luftverkehr für Mittel- und Langstreckenflüge nur nachhaltiges Kerosin (SAF) infrage. Um die Klimaziele der EU bis 2050 zu erfüllen, schreibt die „ReFuelEU“ Aviation-Verordnung steigende Beimischquoten für SAF, insbesondere E-Kerosin, und somit auch hohe Produktionsmengen vor. Trotz dieser Vorgaben bleibt die Produktion alternativer Kraftstoffe jedoch hinter den Erwartungen zurück.

Eine Studie des PtX Lab Lausitz und der Dechema zeigt, welche metallischen und mineralischen Rohstoffe für die Herstellung von E-Kerosin benötigt werden. Dabei wurden mehr als 144 verschiedene Produktionswege untersucht. Die Vielfalt der Verfahren macht deutlich, dass unterschiedliche Technologien in der Wertschöpfungskette kombiniert werden können, um die ressourcenschonendste Variante auszuwählen. Wasserstoff kann etwa durch verschiedene Elektrolyseverfahren gewonnen, CO₂ durch diverse Methoden abgeschieden und Kerosin über unterschiedliche Synthesewege hergestellt werden.

Entscheidend bei der Kerosinherstellung selbst ist dabei die Wahl der Katalysatoren. Während die Methanol-to-Jet (MtJ)-Synthese auf die besser verfügbaren Metalle Kupfer und Zink setzt, erfordert die technologisch ausgereiftere Fischer-Tropsch (FT)-Synthese kritischere Rohstoffe wie Kobalt und Platin. Alternative FT-Prozesse mit Eisen sind jedoch ebenfalls möglich. Auch Elektrolyseverfahren unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Rohstoffabhängigkeit: Während die PEM-Elektrolyse das knappe Iridium nutzt, kommt die alkalische Elektrolyse (AEL) mit Nickel aus.

Neben der Kritikalität der Rohstoffe wurde in der Studie der gesamte Materialaufwand (Total Material Requirement, TMR) betrachtet. Als besonders ressourcenschonend erwies sich eine Kombination aus PEM-Elektrolyse, CO₂-Gewinnung aus Bioethanol-Anlagen und der Produktion von E-Kerosin über den MtJ-Pfad. Dennoch bleibt der Materialverbrauch hoch: Pro Tonne E-Kerosin werden etwa zweieinhalb Tonnen Rohstoffe benötigt. Setzt man hingegen auf Direct-Air-Capture (DAC) und AEL, steigt der Materialaufwand sogar auf fünf Tonnen an.

Langfristig dürfte nicht nur die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe wie Kobalt, Platin und Iridium zu Engpässen führen. Diese Versorgungsprobleme gekoppelt mit steigenden Rohstoffbedarfen in anderen Technologien und Industrien könnten letztendlich auch zu höheren Rohstoffpreisen führen. Für eine bezahlbare Energiewende werden nicht nur technologische Innovationen, sondern auch ein sorgfältiges Abwägen der Ressourcenrisiken benötigt. Welche Prioritäten gesetzt werden und welche Nutzungsszenarien tragfähig sind, bleibt somit weiterhin eine wirtschaftliche und gesellschaftliche Entscheidung.

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