Wie der Alcohol-to-Jet (AtJ) Prozess nachhaltiges Fliegen vorantreibt

Nachhaltiges Fliegen wird mit Sustainable Aviation Fuels (SAF) mehr und mehr zur Realität. Im September 2023 genehmigte das Europäische Parlament die EU-Richtlinien für nachhaltige Flugkraftstoffe, um die Emissionen des Luftverkehrs drastisch zu senken. Mit der Einführung der gesetzlichen Rahmenbedingungen und der SAF-Quotenverpflichtung der Fluggesellschaften, wächst nun auch der Bedarf Technologien zur SAF-Produktion voranzutreiben. Das Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren ist dabei eines von mehreren Herstellungsmöglichkeiten. Wie genau es funktioniert und welche Vorteile es bietet, erfahren Sie hier.

EU-Richtlinien

Laut Vorgaben, die Teil des EU → Fit-for-55-Programms zur Senkung der Kohlenstoffemissionen sind, müssen ab 2025
2 % aller in der EU verwendeten Flugkraftstoffe nachhaltig sein. Die Definition eines nachhaltigen Flugtreibstoffs (Sustainable Aviation Fuel, SAF) besagt, dass die Kohlenstoffemissionen während des gesamten Lebenszyklus mindestens halb so hoch, wie bei herkömmlichen, fossilen Flugkraftstoffen sein müssen. Der Anteil nachhaltiger Treibstoffe soll sich 2030 auf 6 %, 2040 auf 34 % und bis 2050 auf 70 % erhöhen.

Um dieser zu erwartenden, steigenden Nachfrage gerecht zu werden, muss die Produktion von → Sustainable Aviation Fuel (SAF) also Fahrt aufnehmen. Eine zukunftsträchtige und marktreife Technologie ist das Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren.

Wie genau funktioniert das Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren?

Beim Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren werden als Rohstoffbasis pflanzliche, d.h. zucker- und stärkehaltige Biomasse (die nicht als Nahrung für Mensch und Tier geeignet ist), beziehungsweise Abfallstoffe eingesetzt. Diese werden zunächst zu Alkohol vergoren, danach dehydriert und anschließend in Raffinerieprozessen zu synthetischem Paraffin weiterverarbeitet. Das Verfahren wird als Direct Sugar to Hydrocarbons (DSHC) bezeichnet. 

Bei der Alkoholproduktion gibt es verschiedene Ansätze wie die Bioethanolproduktion, aber auch die bio-chemische Herstellung von Butanol oder die thermo-chemische Synthese von Methanol, bevor der Alkohol zu flüssigem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff verarbeitet wird.

Welche Produktionswege sind neben dem Alcohol-to-Jet (AtJ)-Verfahren noch von Bedeutung?

Zurzeit gibt es acht zugelassene Verfahren zur Herstellung von Sustainable Aviation Fuel (SAF), die in internationalen Normen (ASTM D7566) zertifiziert sind - Alcohol-to-Jet (AtJ) ist eines davon. Die Herstellungswege werden auch von der → Internationalen Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) anerkannt.

Insgesamt existiert eine Reihe von Technologien, mit denen aus verschiedenen Rohstoffen wie Algen, Biogas und tierischen Fetten ein synthetisches Kerosin hergestellt werden kann, das dem aus fossilen Rohstoffen gewonnenen Jet A-1 ähnelt. Dazu gehören das Fischer-Tropsch-Verfahren (FT), das HEFA-Verfahren (Hydroprocessing of Esters and Fatty Acids) und AtJ-SPK (Alcohol-to-Jet Synthetic Paraffinic Kerosene), um nur drei zu nennen. 

Es ist davon auszugehen, dass mit der steigenden Nachfrage nach Sustainable Aviation Fuel weitere Verfahren zugelassen werden, um dem schnell wachsenden SAF-Markt gerecht zu werden.

© Haltermann Carless

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Vorteile der Sustainable Aviation Fuels (SAF)

Grundsätzlich gilt: Zurzeit werden alle nichtfossilen Flugkraftstoffe dem konventionellen Jet A-1 Kerosin zugemischt. Diese sogenannten nachhaltigen Drop-in-Kraftstoffe haben folgende Vorteile:

1. 1. Sie sind kompatibel und miteinander mischbar.
   2. Sie erfüllen die gleichen hohen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen.
   3. Es müssen keine technische Veränderung am Flugzeug vorgenommen werden, zum Beispiel an Turbinen oder bei der Betankung.

Welche Vorteile bietet das Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren?

Die unterschiedlichen Herstellungsverfahren setzen auf verschiedene Rohstoffe wie Speisefett, Algen, Biomasse, Abfälle. Alternative Rohstoffe stehen jedoch bei der benötigten Menge - betrachtet man den zunehmenden
Luftverkehr - nicht in dieser Größenordnung zur Verfügung.

Viele Verfahren können durch ihren Prozess nur auf Rohstoffe in einer begrenzten Menge zugreifen. Beim Alcohol-to Jet (AtJ) Verfahren ist die Bandbreite der zum Einsatz kommenden Materialien umfangreicher. So ist die Verfügbarkeit von Biomasse aus Abfall- und Reststoffen aus der Forst- und Agrarwirtschaft oder andere zellulosehaltige Abfälle wesentlich größer.

Auch hier ist entscheidend das nur zertifizierte Ausgangsmaterialien nach der europäischen → Erneuerbare-Energien-Richtlinie RED II verwendet werden. Auf dem Weg zur effizienten Reduzierung von CO₂-Emissionen sind bei der Produktion auch Überlegungen hinsichtlich eines klimaneutralen Energieeinsatzes oder einer CO₂-reduzierten Logistik von großer Bedeutung. 

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Fazit

Sustainable Aviation Fuel (SAF) ist eines der wichtigsten Hebel bei der kurzfristigen Reduzierung von CO₂-Emissionen im Luftverkehr. Fluggesellschaften nutzen das nachhaltige Kerosin immer öfter und müssen spätestens ab 2025 eine SAF-Quote von 2 % erfüllen. Der Markthochlauf von Sustainable Aviation Fuel sollte mit der Einführung der ersten gesetzlichen Rahmenbedingungen in der EU starten. Doch es gibt noch große Herausforderungen bei der Rohstoffverfügbarkeit. Damit zukünftig ausreichende Mengen CO₂-neutraler Flugkraftstoffe zur Verfügung stehen, müssen jetzt die entsprechenden Produktionskapazitäten aufgebaut werden. Beim innovativen Alcohol-to-Jet (AtJ) Verfahren kann seine große Bandbreite an Ausgangsmaterialien verwendet werden -  daher ist der AtJ Prozess für eine kommerzielle Produktion mit höheren Kapazitätsmengen hoch interessant.