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Energiewende, alternative Energie

Neue Gewinnung von Treibstoffen

Sonne+Wasser+CO2 = eine Vorstufe von Benzin -- Bio-Sprit aus Altpapier dank Bakterien -- Rohöl aus Algen innert Stunden -- Gerüchte um Helium3 in Indien --

Meldungen

präsentiert von Michael Palomino

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24.12.2010: <Nach dem Vorbild der Pflanzen: Treibstoff aus Sonne gewonnen>

aus: n-tv online; 24.12.2010;
http://www.n-tv.de/wissen/Treibstoff-aus-Sonne-gewonnen-article2225126.html

<So wie die Pflanzen aus Kohlendioxid, Wasser und dem Licht der Sonne Energie gewinnen können, so haben Forscher mit den gleichen Ausgangsstoffen, einem Katalysator und einem Trichter, der das Sonnenlicht bündelt, eine chemische Reaktion hervorgerufen, die enorme Hitze erzeugt.

Mit der Energie der Sonne und ähnlich wie die Pflanzen schafft ein Team aus US- und Schweizer Forschern einen neuen Kraftstoff. Die Gruppe um Sossina Haile vom California Institute of Technology präsentiert ihre Technik im Journal "Science". Der chemische Prozess erinnert an die Photosynthese. Diese nutzt die Sonnenenergie, um aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) Zuckermoleküle aufzubauen. Dabei wird als Nebeneffekt Sauerstoff (O2) frei. Diese Reaktion steht am Beginn fast allen Lebens an der Erdoberfläche. Auch Öl, Gas und Kohle gingen aus dieser biochemischen Zähmung des Sonnenlichtes hervor.

Haile und ihre Kollegen experimentierten mit dem Element Cerium. Dazu schufen sie einen hohlen Zylinder aus Cerium-Oxid. Das feinporöse Material besitzt eine riesige Oberfläche und ist ein Katalysator: Es beschleunigt chemische Reaktionen, ohne selbst verändert zu werden.

Umwandlung von Kohlendioxid

Die Wissenschaftler setzten den Zylinder in einen innen blank polierten Trichter, der das Sonnenlicht bündelt, vielfach hin- und herspiegelt und damit die Energie des Sonnenlichtes als Hitze auf das Cerium-Oxid überträgt. Dort findet dann die Reaktion statt: Aus CO2 und H2O werden Sauerstoff (O2), Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO). Die beiden Gase Sauerstoff und Wasserstoff bergen viel Energie und können als Treibstoff oder Energiespeicher dienen. Die Ausgangsstoffe – Wasserdampf und Kohlendioxid – werden als Gas in die Apparatur geleitet und stehen wie das Sonnenlicht in fast unbegrenzter Menge zur Verfügung.

Im Trichter herrschten während der Versuche drastische Bedingungen: Haile ließ nicht einfach nur die Sonne auf das Fenster an einem Ende des Trichters scheinen, sondern erhöhte die Energie um das 1500-fache. Solche Bedingungen herrschen zum Beispiel in Solarkraftwerken, in denen viele Spiegel die Energie der Sonne auf einen sehr kleinen Punkt konzentrieren. Das brachte das Cerium-Oxid auf Temperaturen zwischen 1420 und 1640 Grad Celsius. Den Angaben in "Science" zufolge werden zwischen 0,7 und 0,8 Prozent der Sonnenenergie in Treibstoffenergie gewandelt.

dpa>

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Basler
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5.1.2011: Sonne+Wasser+CO2 = eine Vorstufe von Benzin

Herrlich, was mit Sonnenenergie alles machbar ist. Wieso hat man das nicht schon 50 Jahre früher erfunden? Weil die ETH die Forschung verweigerte. Aber lesen Sie selbst:

aus: Basler Zeitung online: Wie aus Sonne und Wasser [mit CO2] Benzin wird; 5.1.2011;
http://bazonline.com/wissen/technik/Wie-aus-Sonne-und-Wasser-Benzin-wird/story/10677947

<Von Jan Derrer.

ETH-Doktorand Philipp Furler zeigt baz.com/Newsnetz, wie der Solarreaktor der ETH Zürich funktioniert.

Forschern der ETH Zürich und des Paul Scherrer Instituts (PSI) ist es gelungen, eine Vorstufe von Benzin aus Sonnenlicht, Wasser und CO2 zu erzeugen. Dazu haben sie einen neuartigen Solar-Reaktor gebaut. Doktorand Philipp Furler, der im Team von Professor Aldo Steinfeld an der bahnbrechenden Erfindung mitgearbeitet hat, erklärt, wie die Brennstoffherstellung aus Sonnenergie funktioniert. (baz.com/Newsnetz)>

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Basler
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5.1.2011: <Benzin aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht>

aus: Basler Zeitung; 5.1.2010
http://bazonline.com/wissen/technik/Benzin-aus-Wasser-COsub2sub-und-Sonnenlicht-/story/27711814

<Forschern der ETH Zürich und des Paul Scherrer Instituts (PSI) ist es gelungen, Benzin aus Sonnenlicht, Wasser und CO2 zu erzeugen. Dazu haben sie einen neuartigen Solar-Reaktor gebaut.

Doktorand Philipp Furler und Professor Aldo Steinfeld verfolgen ein Experiment zur Treibstoffgewinnung aus Wasser und CO2.

Sonnenenergie ist sauber und unerschöpflich. Aber die Sonne scheint nur am Tag und ungleichmässig über die Erdoberfläche verteilt. Eine der grossen Fragen der Energieforschung ist deshalb, wie sich Solarenergie speichern und von den sonnigsten Gebieten der Erde in die Wirtschaftszentren transportieren lässt, die nach Energie lechzen.

Flüssige Treibstoffe wären ideal für Speicherung und Transport. Doch die Umwandlung von Sonnenenergie in Flüssigtreibstoffe läuft mit bisherigen Methoden äusserst ineffizient ab. Forscher um Aldo Steinfeld von der ETH Zürich und dem PSI haben nun gemeinsam mit Kollegen aus den USA einen völlig neuartigen Solar-Reaktor gebaut.

Kraft von 1500 Sonnen

Darin wird Wasser und Kohlendioxid (CO2) mit Hilfe von Sonnenenergie umgewandelt in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, wie die ETH am Dienstag mitteilte. Diese Kombination wird als Syngas bezeichnet und stellt eine Vorstufe dar von Benzin, Kerosin und anderen flüssigen Treibstoffen.

Wie die Forscher im Fachmagazin «Science» berichten, konzentrierten sie Sonnenenergie auf eine Intensität, die der Kraft von bis zu 1500 Sonnen entspricht, und richteten sie auf den Zylinder. Dies setzte den Prozess in Gang, unterstützt von einem feinporösen Material namens Ceriumoxid, das als eine Art Katalysator diente.

Der Prototyp erreichte einen Wirkungsgrad von 0,8 Prozent. Das heisst: Etwas weniger als ein Hundertstel der verwendeten Sonnenenergie wurde in Treibstoffenergie umgewandelt. Das ist zwar kein hoher Wert, liegt aber laut Steinfeld um zwei Grössenordnungen über dem, was mit herkömmlichen photokatalytischen Methoden erzielt wurde.

Inbetriebnahme 2020?

Und die Forscher gehen davon aus, dass mit einer Verbesserung des Reaktors ein Wirkungsgrad von bis zu 19 Prozent erreicht werden kann. Sie sind bereits daran, den Reaktor so zu optimieren, dass er auch in grossem Massstab in Solarturm-Anlagen eingesetzt werden kann.

Bis die neue Technik kommerziell eingesetzt werden kann, seien aber noch grosse Anstrengungen nötig, sagte Steinfeld laut dem Communiqué. Er hoffe aber, dass 2020 eine erste industrielle Solartreibstoff-Anlage in Betrieb gehen und ihren Beitrag zur nachhaltigen Energiegewinnung leisten könne.

(jak/sda)>

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5.9.2011: Bio-Sprit aus Altpapier - ein Bakterium macht's möglich

aus: n-tv online: Bakterien machen's möglich: Biosprit aus Altpapier; 5.9.2011;
http://www.n-tv.de/wissen/Biosprit-aus-Altpapier-article4220076.html

<Ein kürzlich entdeckter Bakterienstamm produziert Biosprit aus alten Zeitungen. Es sind nach Angaben der Tulane-Universität in New Orleans die ersten natürlichen Bakterien, die direkt aus Zellulose Butanol herstellen. Butanol ist demnach als Treibstoff dem häufig produzierten Ethanol überlegen, weil es ohne Modifikationen des Motors getankt werden kann, mehr Energie enthält, geringeres Korrosionspotenzial besitzt und durch bestehende Pipelines transportiert werden kann.

Forscher um David Mullin waren in Tierdung auf den nützlichen Clostridien-Stamm TU-103 gestoßen. Sie kultivierten ihn im Labor und experimentierten mit den alten Ausgaben einer Tageszeitung. Dabei gewannen die Forscher 12 bis 23 Gramm Butanol pro 100 Gramm Zellulose, die von den Bakterien verstoffwechselt wurden. Die Wissenschaftler hoffen, diese Ausbeute noch zu erhöhen, und haben ein Patent auf den Prozess angemeldet. Eine Fach-Publikation steht noch aus.

Klappt auch mit Pflanzenabfällen

Die Mikroorganismen können nicht nur aus Altpapier Butanol herstellen, sondern aus jeder Sorte zellulosehaltigem Material. "Zellulose findet sich in allen grünen Pflanzen und ist das häufigste organische Material auf der Erde", betont Teammitglied Harshad. Mit Zellulose als Rohstoff könnte Biosprit auch aus pflanzlichen Abfällen produziert werden, es müssten nicht extra Energiepflanzen kultiviert werden, was oft zulasten der Nahrungsmittelproduktion geht. Allein in den USA fallen jährlich mindestens 323 Millionen Tonnen nutzbarer Zelluloseabfall an, betonen die Forscher. Wie viel Biosprit daraus produziert werden könnte, können sie aber noch nicht sagen.

Die Wissenschaftler heben jedoch hervor, dass TU-103 auch in Anwesenheit von Sauerstoff gedeiht, der andere butanolproduzierende Bakterien tötet. Das vermeide die Kosten der aufwendigeren sauerstofffreien Butanolproduktion. "Diese Entdeckung kann die Kosten für die Produktion von Bio-Butanol senken", meint Mullin. Und das wäre auch gut für die Umwelt: "Bio-Butanol aus Zellulose würde die Kohlendioxid- und Smogemissionen im Vergleich zu Benzin drastisch senken und hat positive Auswirkungen auf den Umfang von Mülldeponien."

dpa>

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18.12.2013: <Algen zu Rohöl: Millionen-Jahre-Prozess in wenigen Minuten>

aus: Gulli online; 18.12.2013;
http://www.gulli.com/news/23002-algen-zu-rohoel-millionen-jahre-prozess-in-wenigen-minuten-2013-12-18

<Ingenieuren des Pacific Northwest National Laboratory ist es gelungen einen chemischen Prozess zu entwickeln, bei dem aus Algen verwendbares Rohöl gewonnen wird – und das innerhalb von wenigen Minuten. Eine Bio-Sprit-Firma in den Vereinigten Staaten hat die Technologie bereits lizensiert und plant die Errichtung eines Prototypen-Kraftwerks.

Der Durchbruch der Ingenieure des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), einer Forschungsabteilung der US-Energiebehörde Department of Energy, wurde in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Algal Research veröffentlicht. In dem als PNNL-Prozess bezeichneten Vorgang wird aus natürlich vorkommenden Algen unter Zuhilfenahme verschiedener Chemikalien nutzbares Rohöl gewonnen.

Der eigentliche Clou besteht allerdings nicht in der Verwendung von Algen – in dieser Richtung forschen Labore weltweit bereits seit Jahrzehnten –, sondern vielmehr in der Kosteneffizienz dieser Methode. Die bislang verwendeten Verfahren, um Bio-Sprit aus Algen zu gewinnen, sind allesamt äußerst teuer und damit nur von untergeordnetem Interesse. Der PNNL-Prozess hingegen nutzt das Energiepotenzial der Algen effizienter.

"Die große Hürde besteht in den Kosten für auf Algen basiertem Treibstoff", erklärt Douglas Elliot, Kopf des Forscherteams am PNNL. "Wir glauben, dass der Prozess den wir geschaffen haben, dabei helfen wird, Algen-Bio-Sprit deutlich ökonomischer zu machen."

Im Entwicklungsprozess der Methode hatten die Forscher die Produktion von Rohöl aus Algen deutlich vereinfacht, indem unterschiedliche chemische Zwischenschritte in einem durchlaufenden Prozess vereinigt wurden. Der wichtigste Schritt zur Kostenreduzierung bestand darin, mit nassen anstatt mit getrockneten Algen zu arbeiten. Die meisten Methoden zur Herstellung von Rohöl aus Algen erfordern ein vorheriges Austrocknen der pflanzlichen Organismen, was sich als äußert zeitaufwendig und teuer herausgestellt hat. Der PNNL-Prozess hingegen kann mit einer Algen-Suppe durchgeführt werden, die zu 80 bis 90 Prozent aus Wasser besteht.

Mit 360 Grad Celsius und einem Druck von 3.000 PSI aus Algen Rohöl machen

"Die Algen nicht trocknen zu müssen ist ein großer Gewinn für den Prozess und reduziert die Kosten massiv", so Elliot. "Außerdem bietet der Prozess weitere Vorteile, wie beispielsweise der Umstand, dass wir in der Lage sind, nutzbare Gase aus dem Wasser extrahieren und das verbleibende Wasser und Nährstoffe recyceln zu können, um wiederum weitere Algen zu züchten, was die Kosten erneut reduziert.">

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15.10.2014: Gerüchte um Helium 3 in Indien: <Indien arbeitet an Helium-3-betriebenem Überschall-Flugzeug>


aus: Gulli online; 15.10.2014;
http://www.gulli.com/news/24869-indien-arbeitet-an-helium-3-betriebenem-ueberschall-flugzeug-2014-10-15

<Der rasant wachsende Vielvölkerstaat Indien arbeitet angeblich an einem Fluggerät mit Überschall-Eigenschaften bis Mach 25. Die Pläne klingen nicht nur sehr ambitioniert, auch der Zeitplan erscheint etwas unrealistisch, will Indien das Flugzeug, das für militärische Zwecke entwickelt wird, doch darüber hinaus mit Helium-3 befeuern – ein Isotop, das auf der Mondoberfläche abgebaut werden müsste.

Helium-3 ist schon faszinierend. Das Potenzial des Helium-Isotops regte unter anderem die erzählerische Fantasie des deutschen Autors Frank Schätzing an, der daraufhin seine futuristische Vision im Sci-Fi-Thriller "Limit" (Spoilergefahr!) festgehalten hat. Was ein deutscher Autor mit einem indischen Überschall-Kampfflugzeug gemein hat? Nun, sowohl die indischen Forscher als auch Schätzing setzen ihr Konzept auf der potenziellen Nutzung von Helium-3 als Treibstoff für die Kernfusion auf. In Schätzings Buch, in dem der Autor auch auf zukunftsweisende Ideen wie dem Weltraumfahrstuhl aufbaut, geht es um die Aussicht auf unbegrenzten Strom für eine immer energiehungrigere Welt. Indiens militärische Forschungsabteilungen wollen ebenfalls Helium-3 für die Kernfusion nutzen, allerdings als Grundlage für einen Überschallantrieb eines Militärflugzeugs. Und noch etwas haben Buch und das indische Projekt gemeinsam: Es ist Zukunftsmusik.

Viele der notwendigen Technologien sind bislang rein theoretischer Natur. Beispielsweise existiert bis heute kein einziger Fusionsreaktor auf Helium-3-Basis mit positiver Energiegewinnung. Selbst die Frage, ob das Regolith auf der Mondoberfläche genügend Helium-3 enthält, als dass ein Abbau lohnenswert wäre, ist nicht geklärt. Ganz zu schweigen vom nicht unerheblichen Umstand, dass Rohstoffabbau auf dem Mond ebenfalls absolutes Neuland ist. Möglicherweise sind Indien die jüngsten Raumfahrterfolge, die durchaus beachtlich sind, etwas zu Kopf gestiegen – oder die Inder planen einfach sehr, sehr weit in die Zukunft.

Erste Version der Antriebe mit Wasserstoff-basiertem Treibstoff

Wie die India Times berichtet, erhofft sich das Militär Indiens vom Bau des Überschall-Fliegers einen strategischen Vorteil. Der wäre auch definitiv gegeben, existieren doch weltweit keine (bekannten) Fluggeräte, die Mach 25 erreichen könnten. Selbst die Boeing X-43, ein unbemanntes Versuchsflugzeug der NASA, bringt es "nur" auf Mach 9,6 (etwa 11.000km/h). Auch Abfangraketen wären nicht in der Lage, ein Fluggerät bei diesen Geschwindigkeiten einzuholen. Der namenlose Flieger des indischen Militärs soll mit Raketen als Nutzlast bestückt werden.

Die Testphase des neuartigen Fluggeräts am Boden ist angeblich bereits abgeschlossen, ebenso wie die Integration des Raketenabschuss-Systems. Demnächst stehe der Jungfernflug an, erklärt A Sivathanu Pillai, ehemaliger Chef-Aufseher der Defence Research Development Organisation (DRDO). In der ersten Version soll das Überschall-Flugzeug mit einem Wasserstoff-basierten Treibstoff angetrieben werden. An Plänen zum Abbau und zur Veredelung von Regolith werde bereits gearbeitet, so Pillai. Wie die Inder mit dem Weltraumvertrag zu verfahren gedenken, ist unklar. /tb>

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Dalian (China) 2.5.2017: Benzin aus der Luft: Forscher erfinden Katalysator, der CO2+Wasserstoff in Benzin umwandelt
Chinesisches
„Benzin aus der Luft“ rettet die Welt Forscher
https://de.sputniknews.com/wissen/20170502315599942-chinesisches-benzin-luft-forscher/

<Wissenschaftler vom chinesischen Institut für chemische Physik in Dalian im Nordosten des Landes haben auf Basis von Eisen-Nanopartikel einen Katalysator erzeugt, der einfaches Kohlendioxid sowie Wasserstoff in Benzin umwandeln kann. Dies teilen die Forscher in einem Beitrag für das Fachmagazin „Nature Communications“ mit.

Demnach soll diese Methode der Umwandlung bei der Bekämpfung der globalen Erwärmung sowie bei der Ausschöpfung von Bodenschätzen helfen.

Der Katalysator könne bereits jetzt für die Energiespeicherung eingesetzt werden, heißt es. Im Unterschied zu analogen Stoffen soll er lange Zeit wirken: durchgehend bis zu eineinhalb Monaten. Dazu könne der Katalysator in industriellen Bedingungen gebraucht werden, so die Wissenschaftler.

Ihnen zufolge besteht der Katalysator aus zwei Komponenten: Eisenoxid und Natrium. Das seien sogenannte Zeolithe (hohle Nanopartikel aus Aluminiumsilikat), die derzeit für die Wasserreinigung oder für „Verpackung“ verschiedener Katalysatoren benutzt würden.>


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