Das Klimaproblem – gelöst!

Ja, das ist die positive Nachricht, die ich heute allen bringen kann. Es geht und zwar ohne Kernkraftwerke und Fusionsreaktoren, nur mit der heutigen Technologie. Und nun kommt die richtig gute Nachricht: Fast niemand muss sich umstellen. Weder müssen Sie ihre Öl oder Gasheizung nicht auswechseln. Auch kein Elektroauto kaufen. Die Stromerzeuger bauen weiter Gaskraftwerke und die Verpackungsindustrie verpackt weiterhin alles weiterhin in Unmengen von Plastik.

Wie geht das? Ganz einfach. Wir nutzen nur einen 100 Jahre alten Prozess. Vor Hundert Jahren verbrannte man Kohle zu Kohlenmonoxid. Dieses setzte man mit Generatorgas um, einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die beim Sprühen von Wasser über hocherhitzte Kohle unter Sauerstoffabschluss entsteht. Man erhält dann ein Gemisch von Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, welches man vor 100 Jahren zur Beleuchtung nutzte,

Nun diese Reaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen und man kann die Reaktion auch umkehren. Die klassischen Reaktionen nutzten Kohlenstoff als Reduktionsmittel. Da man auf fossile Stoffe verzichten möchte, würde man heute Wasserstoff nutzen. Den gewinnt man aus Wasser durch Elektrolyse:

H2O + 286 KLJ – > H2 + 1/2 O2

Nun nehmen wir das Kohlendioxid aus der Atmosphäre und reduzieren es im ersten Schritt zu Kohlenmonoxid:

CO2 + H2 -> CO + H2O

Das Kohlenmonoxid kann man nun in verschiedenen Verfahren zu Methan, dem einfachsten Kohlenwasserstoff umsetzen. Am bekanntesten ist das Fischer/Tropschverfahren, mit dem man im dritten Reich eine ganze Kriegswirtschaft versorgen konnte. Es lieferte auch höhere Kohlenwasserstoffe als Ersatz für Benzin und Diesel. Methan bis Butan kann man als Gas für unsere Gaskraftwerke einsetzen, die höheren Kohlenwasserstoffe dienen als Erdölersatz. Es würde sich lohnen die chemische Industrie gleich an die Erzeugungsstelle der Kohlenwasserstoffe zu verlagern.

Das tolle: Man entzieht dabei der Atmosphäre so viel Kohlendioxid wie später bei der Verbrennung des Kohlenwasserstoffs frei wird. Alles was man nun tun muss, ist einfach diese Anlagen kombinieren mit Stromerzeugungsanlagen wie z.B. Solarkraftwerken. Für den Weltenergieverbrauch von 119.000 TWh reicht bei einem Wirkungsgrad von 30 % bei den chemischen Prozessen  und 20 % bei der Umwandlung von Strahlung in Strom bei 1300 kWh pro m eine Fläche von 1.525 Millionen km. Das ist zwar 5 mal so groß wie die BRD,  Aber alleine die Sahara verfügt über 8.7 Millionen km Fläche. Man könnte beginnend von den Rändern he,r mit Solarzellen und thermischen Solarkraftwerken den Strom gewinnen. Das Wasser entnimmt man dem Meer, man könnte mit ein bisschen mehr Strom es sogar entsalzen und unter den nun beschatteten Gebieten Ackerbau betreiben, zumindest aber die Expansion der Wüsten verhindern.

Ist das nicht toll ?

Nun ja, nicht ganz. Zum einen braucht man natürlich mehr Energie um den Wasserstoff zu erzeugen, die Aktivierungsenergie für die beiden Reaktionen bereit zu stellen, als man später im Produkt wieder findet. Ein Wirkungsgrad von 30 % bezogen auf die Elektrische Energie ist daher bestimmt nicht zu niedrig angesetzt. Bei einem Wirkungsgrad von 30 % braucht man für 1 l Benzin (0.75 kg) etwa 32 kWh Strom. Das ganze wird also bei der heutigen Technologie nicht gerade billig. Um einen Ölpreis von 100 Dollar pro Barrel zu erreichen, müsste Solarstrom auf 3 US-ct/kWh sinken. Derzeit schaffen die besten Anlagen gerade einmal 19 Euro-ct, sind also 10 mal teurer.

Das zweite ist, das man für die Reaktionen hohe Konzentrationen an Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid braucht. Das ist beim Verbrennen von Kohle kein Problem. Jeglicher Restsauerstoff verbrennt und man bekommt eine enorme Menge an Gas so dass die Reste an Stickstoff (die zudem erst bei drastischeren Bedingungen mit Wasserstoff reagieren) keine Rolle spielen. In der Atmosphäre ist Kohlendioxid jedoch ein Spurengas mit 0.3 % Volumenanteil. Es gibt zwar für Kraftwerke Verfahren, bei denen man das Kohlendioxid aus dem Rauchgas abtrennen kann, doch diese sind für die 15 % Gasanteil bei geringem Restsauerstoffanteil im Rauchgas ausgelegt und erfordern Energie (Auswaschen und Absorption an Amiden). Wenn ich dran denke, dass der Wirkungsgrad eines modernen Kraftwerks durch das Binden des Kohlendioxid von 46 auf 40 % sinkt, bei 15 % Kohlendioxid in der Abluft, man also 5 % der Primärenergie nur dafür benötigt, dann kann man sich ausmalen, welchen Aufwand es macht, 50 mal kleinere Konzentrationen aus der Luft abzutrennen. Wobei dies weitgehend quantitativ sein muss. Da Sauerstoff bei der Reaktion stört, reicht es nicht aus, einfach den Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre zu erhöhen, man muss den Sauerstoffgehalt gleichzeitig reduzieren.

Vielleicht hat die Natur einen Grund, warum Pflanzen so viel ineffektiver als Solarzellen – sie schaffen es aber das Kohlendioxid selbst in den winzigen Konzentrationen aus der Luft herauszuziehen. Chinaschilf – eine der Pflanzen die recht viel Biomasse produzieren – hat einen Heizwert von 56 MJ/m/Jahr. Solarzellen mit 20 % Wirkungsgrad erzeugen dagegen 936 MJ/m2/Jahr (bei 1300 KWh Einstrahlung/Jahr). Mit dem Anbau von Pflanzen kann man also das Energieproblem nicht lösen.

So bleibt uns die Umstellung und das Energiesparen wohl nicht erspart…..

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