Metallstaub - Der Treibstoff der Zukunft?

Metallstaub - Der Treibstoff der Zukunft?

Erdöl als Treibstoff für unsere Verkehrsmittel ist eine begrenzte Energiequelle. Alternativen sind daher gefragt, die umweltfreundlich und ergiebig sind.

Können Sie sich eine Zukunft vorstellen, in der Ihr Auto von Eisenstaub angetrieben wird an Stelle von Benzin? Klingt nach einem Science-Fiction Szenario und doch glauben Wissenschaftler, dass dies vielleicht eine praktikable Möglichkeit sein könnte.

Metallstaub, hergestellt mit sauberen Primärenergiequellen, könnte besser als rentabler und dauerhafter Ersatz für fossile Brennstoffe geeignet sein als andere breit diskutierte Alternativen wie Wasserstoff, Biokraftstoffe oder Batterien.

Saubere Energie nicht für alle Anwendungen nutzbar
»Technologien zur Erzeugung sauberer Energie - in erster Linie Solar- und Windenergie - werden schnell weiterentwickelt; aber wir können diese Elektrizität für viele Dinge wie weltweiter Energie- und Transporthandel nicht so benutzen wie Öl und Gas«, erklärt Professor Jeffrey Bergthorson von der britischen McGill-Universität, der die Studie geleitet hat. »Biokraftstoffe können ein Teil der Lösung sein, aber sind nicht in der Lage die komplette Nachfrage zu decken; Wasserstoff erfordert große, schwere Tanks und ist explosiv und Batterien sind zu sperrig und können für viele Anwendungsbereiche nicht genügend Energie speichern«, sagt Bergthorson. »Die Benutzung von Metallpuder als recycelbare Treibstoffe, die saubere Primärenergie speichern für eine spätere Benutzung, ist eine sehr vielversprechende Alternativlösung.«

Neuartiges Konzept aus Metallpartikeln
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Die Idee Metalstaub zu verbrennen ist nichts Neues - sie wurden Jahrhunderte lang beispielsweise in Feuerwerk verwendet. Seit Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts werden sie außerdem in Raketentreibstoff eingesetzt, wie bei den Feststoffzusatzraketen der Raumfähren. Doch relativ wenig wurden in den vergangenen Jahrzehnten die Eigenschaften von metallischen Flammen erforscht. Und das Potenzial von Metallpudern als recycelbarer Treibstoff in vielen Anwendungsbereichen wurde von Wissenschaftlern weitgehend ganz übersehen.

Recycelbar nach der Verbrennung
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Mit einem speziell gebauten Brenner demonstrierten die Forscher, dass eine Flamme in einem Luftstrom aus winzigen Metallpartikeln stabilisiert werden kann. Flammen aus Metallpudern sehen ähnlich aus wie bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoff, schreiben die Wissenschaftler. »Die Energie und Leistungsdichte der zukünftigen metallbetriebenen Verbrennungsmotoren wird etwa den heutigen internen Verbrennungsmotoren entsprechen und macht sie damit attraktiv für eine zukünftige kohlearme Gesellschaft«, so die Wissenschaftler.

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Nächster Schritt: einen Prototyp bauen
Während die Labortests an der McGill-Universität und anderen Forschungszentren gezeigt haben, dass die Verwendung von Metallbrennstoffen mit Verbrennungsmotoren technisch machbar ist, hat bis jetzt niemand die Idee in der Praxis demonstriert. »Der nächste logische Schritt ist deshalb, einen Prototypen zu bauen und ihn mit einem Verbrennungsmotor zu koppeln«, sagt Bergthorson. »Und Recycling-Prozesse für die Metalle zu entwickeln, die keine Kohlendioxid-Emissionen mit sich bringen, ist ebenfalls entscheidend.« Co-Autor David Jarvis von der europäischen Weltraumorganisation ESA fügt hinzu: »Wir sind interessiert an dieser Technologie, weil sie die Tür zu neuen Antriebssystemen öffnet, die sowohl auf der Erde als auch im Weltraum genutzt werden können. Die Abkehr von fossilen Brennstoffen für den Fahrzeugantrieb ist ein klarer Trend für die Zukunft. Auch wenn kostengünstige Metallkraftstoffe wie Eisenstaub noch nicht perfekt und marktreif sind, stellen sie eine wertvolle Alternative zu Benzin- und Dieselkraftstoffen dar. Wenn wir zum ersten Mal einen mit Eisen-Kraftstoff betriebenen Motor zeigen können, der fast kein Kohlendioxid ausstößt, wird das mehr Innovationen und Kostenreduzierung in naher Zukunft anregen.«

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Quelle: J.M. Bergthorson et al.: Direct combustion of recyclable metal fuels for zero-carbon heat and power. Applied Energy, 15 December 2015. doi: 10.1016/j.apenergy.2015.09.037

Text: Angelika Jensen
Fotos: Bildagentur Zoonar