Die wachsende Besorgnis über die globale Erwärmung hat zu einer verstärkten Sensibilisierung verschiedener Sektoren geführt, darunter auch der Luftfahrtindustrie. Die Luftfahrtindustrie befindet sich an einem Scheideweg und steht vor der dringenden Notwendigkeit, ihren beträchtlichen Kohlenstoff-Fußabdruck in den Griff zu bekommen, da sie in erheblichem Maße zu den Kohlenstoffemissionen (CO2) beiträgt und weltweit der Druck zur Bekämpfung des Klimawandels wächst. Der Luftverkehr verursacht 13,9 % der verkehrsbedingten Emissionen und ist damit nach dem Straßenverkehr die zweitwichtigste Quelle von Treibhausgasemissionen im Verkehr (Europäische Kommission). Herkömmliche Flugzeugtreibstoffe tragen erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei, und die Dringlichkeit, den Klimawandel einzudämmen, erfordert einen raschen Übergang zu saubereren Alternativen. Hier kommt die SAF ins Spiel.

SAF ist ein Rettungsanker für den Luftfahrtsektor und bietet eine praktikable Möglichkeit, die Kohlenstoffemissionen erheblich zu reduzieren. SAF wird aus nachhaltigen Rohstoffen gewonnen und dient als Alternative zu konventionellem fossilem Flugbenzin, wobei die chemische Zusammensetzung ähnlich ist wie bei herkömmlichem fossilem Flugbenzin. Der heute am häufigsten verwendete Rohstoff für die SAF-Produktion sind hydroverarbeitete Ester und Fettsäuren (HEFAs, einschließlich pflanzlicher Öle und tierischer Fette aus Abfällen und Rückständen). Die nächste Generation nachhaltiger Flugkraftstoffe sollte Reststoffe aus verschiedenen Industriezweigen als Rohstoffquelle nutzen und dann thermische Umwandlungsverfahren wie Vergasung und Schnellpyrolyse anwenden. Diese Technologien sind bereits recht ausgereift und können eine viel größere Vielfalt an nachhaltigen Rohstoffen verarbeiten, die in großen Mengen verfügbar sind.

SAF-Rohstoffe sind über ihren Lebenszyklus hinweg weniger kohlenstoffintensiv als fossile Rohstoffe, allerdings wird bei der Herstellung und Veredelung der SAF-Rohstoffe eine gewisse Menge an CO2 freigesetzt. Nach Angaben der IATA könnte SAF etwa 65 % der Emissionsreduzierung beitragen, die der Luftverkehr benötigt, um im Jahr 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Dies bestätigt das Engagement vieler Fluggesellschaften, Flughäfen, des Flugverkehrsmanagements und der Hersteller von Flugzeugen und Triebwerken weltweit, die CO2-Emissionen zu reduzieren, um das 1,5-Grad-Ziel des Pariser Abkommens zu erreichen.

Forschungsarbeit

Die Arbeit zielt darauf ab, die räumliche Optimierung der Ressourcenversorgung, der Vorverarbeitung, der Logistik, des Konversionssystems sowie der mittel- bis langfristigen Marktanforderungen gemäß dem EU Green Deal und insbesondere der Flugkraftstoffziele zu analysieren. Im Hinblick auf die Bewertung wird eine prospektive LCA/LCC (Life Cycle Cost) durchgeführt. Die prospektive Ökobilanz von der Wiege bis zur Bahre stellt eine methodische und rechnerische Herausforderung dar, da sie eine Bewertung der Technologien zu einem zukünftigen Zeitpunkt sowohl für die betrachteten Vordergrund- als auch Hintergrundsysteme liefern soll. Die LCC-Metriken beziehen sich auf die Ökonomie der gesamten Kette (einschließlich Rohstoffkosten, Logistikkosten und Umwandlungskosten). Die Entscheidungen beziehen sich auf geografische Standorte und Verbindungen zu Marktaktivitäten, die den Biomasseabfall als Rohstoff produzieren. Auf diese Weise wird eine multikriterielle Optimierung unter Berücksichtigung der voraussichtlichen LCA/LCC-Kennzahlen für das hochskalierte, integrierte technologische System durchgeführt.

Die Kompatibilitätsergebnisse, Umwandlungsprozesse und Rohstoffdaten werden die Grundlage für die Skalierbarkeitsanalyse bilden, da sie Informationen über Material- und Energieströme, Anlagentypen und -größen, Rohstoff- und Produktspezifikationen liefern, die den Ausgangspunkt für OPEX-, CAPEX-, LCC/LCA-Bestandsanalysen, optimale Anlagengrößen und -standorte sowie die Abschätzung von technologischen Barrieren (innovative Technologie zur Kopplung von Solarenergie und Schnellpyrolyse von Biomasse) und technologischem Lernpotenzial bilden. Diese Arbeit wird Aufschluss darüber geben, wie die EU die geopolitische Abhängigkeit von Biomasseimporten zur Herstellung von SAF verringern und die Verarbeitung von hauptsächlich heimischen kohlenstoffhaltigen Abfällen ermöglichen kann, um die Stabilität und Sicherheit der Brennstoffversorgung in Europa zu gewährleisten.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Forschungsarbeit in direktem Zusammenhang mit dem HORIZON Project Circular Fuels [HORIZON-CL5-2022-D3-02-04 — Technological interfaces between solar fuel technologies and other renewables].