{"id":700,"date":"2009-03-07T20:59:40","date_gmt":"2009-03-07T19:59:40","guid":{"rendered":"http:\/\/bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=700"},"modified":"2012-06-28T19:08:07","modified_gmt":"2012-06-28T17:08:07","slug":"erdoel-aus-kohlendioxid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2009\/03\/07\/erdoel-aus-kohlendioxid\/","title":{"rendered":"Erd&ouml;l aus Kohlendioxid"},"content":{"rendered":"\n<p>In den letzten 3 Teilen habe ich mich mit der Frage besch&auml;ftigt wie man Erd&ouml;l k&uuml;nstlich herstellen kann. Der ideale weg w&auml;re es, wenn man es direkt aus Kohlendioxid herstellen k&ouml;nnte. Dann h&auml;tte man einen klimaneutralen Treibstoff. Wie in dem<a href=\"http:\/\/bernd-leitenberger.de\/blog\/2009\/02\/26\/synthetisches-erdoel\/\"> ersten Artikel <\/a>dazu erl&auml;utert geht es nicht darum das gesamte Erd&ouml;l zu ersetzen. Es geht darum den Teil zu ersetzen, der auch in Zukunft essentiell notwendig ist: F&uuml;r die Fertigung von Kunststoffen, Arzneimitteln und organischen Stoffen. Das sind 10 % der derzeitigen Gesamtmenge. F&uuml;r den Ersatz der Funktion als Treibstoff, zur thermischen Verbrennung gibt es andere Alternativen, die eingeschlagen werden d&uuml;rften, weil sie billiger sind als die hier vorgeschlagenen Wege. <\/p>\n<p>Was sind die Herausforderungen? Es sind drei Dinge. <\/p>\n<p><!--more--> <\/p>\n<ul>\n<li>Das erste: Kohlendioxid ist als Verbrennungsprodukt sehr stabil. Um es zu reduzieren (also die Oxidationszahl des Kohlenstoffs zu verringern) muss man dieselbe Energie aufbringen, die hineingesteckt wurde, als es durch Verbrennung entstand. Das bedeutet die Spaltung von Kohlendioxid verl&auml;uft nur bei hohen Temperaturen.<\/li>\n<li>Das zweite ist, dass verhindert werden muss, das dann nicht das (zuerst) entstehende Kohlenmonoxid wieder zur&uuml;ck reagiert und neues Kohlendioxid bildet. Dazu eignet sich am besten ein Reaktionspartner der noch lieber mit dem dabei freigesetztem Sauerstoff reagiert als der Kohlenstoff<\/li>\n<li>Und das dritte, und die wohl gr&ouml;&szlig;te Einschr&auml;nkung ist, dass dies nur gut unter Sauerstoffabschluss geht, das Kohlendioxid also angereichert werden muss von seinem nat&uuml;rlichen Gehalt in der Luft von 0,3 %.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Pflanzen haben dies hinbekommen. Sie bilden aus Kohlendioxid Kohlenhydrate &#8211; allerdings spalten selbst sie nicht das Kohlendioxid sondern das Wasser. Sie bauen dann das Kohlendioxid in Molek&uuml;le ein und reduzieren &uuml;ber Wasserstoffanlagerung in Stufen die Oxidationsstufen von +4 auf 0 (bei einem C-Atom in der Kette eines Zuckermolek&uuml;ls). Wie ich schon erl&auml;utert habe, g&auml;be es auch hier die M&ouml;glichkeit die geringen Ertr&auml;ge (Relativ zum Energieverbrauch &#8211; nicht wenn man bedenkt was man nur zur Ern&auml;hrung braucht) durch Kultivation von schnellwachsenden Organismen wie Algen unter optimalen bedingen zu erh&ouml;hen.<\/p>\n<p>Doch wie geht es heute technisch? Es gibt zwei Verfahren. Das erste wird such zur Treibstoffproduktion auf dem Mars propagiert. Man ben&ouml;tigt dazu Wasserstoff:<\/p>\n<p>Man kann Kohlendioxid mit Wasserstoff. In einem ersten Schritt erh&auml;lt man daraus Kohlenmonoxid und Wasser in folgenden Schritten Methan und Wasser. Diese Methode ist nicht sehr neu. Sie ist etwa 100 Jahre alt und wird f&uuml;r einige Szenarien von Marslandungen propagiert. Nach den Basisreaktionen:<\/p>\n<p>2 H<sub>2<\/sub> + C&nbsp; &#8594; CH<sub>4<\/sub> + 75 kJ<\/p>\n<p>C + O<sub>2<\/sub> &#8594; CO<sub>2<\/sub> + 394 kJ<\/p>\n<p>H<sub>2<\/sub> + 1\/2 O<sub>2<\/sub> &#8594; H<sub>2<\/sub>0 + 285 kJ<\/p>\n<p>wird die Reaktion<\/p>\n<p>4 H<sub>2<\/sub> + CO<sub>2<\/sub> &#8594; CH<sub>4<\/sub> + 2 H<sub>2<\/sub>O rund 252 kJ erfordern.<\/p>\n<p>Man muss also Energie aufwenden um Methan zu erzeugen. Aber das ist klar, denn Methan hat eine Verbrennungsenergie von 890 kJ. Die Verfahrensf&uuml;hrung ist kein Problem und heute schon im kleinen Ma&szlig;stab m&ouml;glich. Anders aber als auf dem Mars, wo man damit Methan f&uuml;r eine Startstufe generieren kann (Den Wasserstoff muss man zwar mitbringen, aber den Sauerstoff k&ouml;nnte man wieder aus dem Wasser und Kohlendioxid r&uuml;ckgewinnen, so dass nur 1\/20 stel der Treibstoffmenge von der erde zum Mars gebracht werden muss) gibt es bei uns das Problem, dass die Atmosph&auml;re nicht zu 96 % aus Kohlendioxid besteht und noch schlimmer: Der Sauerstoff eher mit dem Wasserstoff reagiert als das er Methan bildet.<\/p>\n<p>Das bedeutet, dass man Kohlendioxid anreichern muss. Technisch gesehen scheint dies mit vertretbarem Aufwand heute nur m&ouml;glich, wenn es schon h&ouml;her konzentriert ist, also bei den Abgasen von Kraftwerken. <\/p>\n<p>Da komme ich zur Frage von Martin, wobei ich sagen muss, ich kann sie nicht so richtig beantworten. Ich bin ja nicht der Experte im technischen Bereich, mein Blickwinkel ist daher meist auf die Chemie und Physik gerichtet. Glaube ich dem <a href=\"http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/CO2-Sequestrierung\">Wikipedia Artikel<\/a> zur Kohlendioxidabtrennung (<span id=\"Korrekter_Titel\">CO<sub>2<\/sub>-Sequestrierung<\/span>&#8220;) so sinkt der Wirkungsgrad eines normalen Kraftwerks um 10 % bei Kohlendioxid Abtrennung, was einem 30-50 % h&ouml;heren Kohlenverbrauch (je nach Technologie) entspricht. Gehe ich auf S.10 dieses <a href=\"http:\/\/www.bfe.admin.ch\/php\/modules\/publikationen\/stream.php?extlang=de&amp;name=de_181145028.pdf\"> Vortrags<\/a>, so haben Kraftwerke mit integrierter Kohlevergasung (IGCC = <a title=\"Integrated Gasification Combined Cycle\" href=\"http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Integrated_Gasification_Combined_Cycle\"> Integrated Gasification Combined Cycle<\/a>) um 11 % niedrigere Wirkungsgrade als ein Kombikraftwerk.<\/p>\n<p>So einfach ist es also nicht. In jedem Fall d&uuml;rfte klar sein, dass in jedem falle eine ganze Menge der Prim&auml;renergie so verloren geht. Auch f&uuml;r das Gewinnen von Wasserstoff braucht man Energie, denn dazu braucht man auch Strom.<\/p>\n<p>Doch es gibt Alternativen. Ich habe ja schon mal &uuml;ber diese Forschung berichtet. Dir Grundlage ist: In einem Solarturm (einem Turm bei dem durch Spiegel das Sonnenlicht konzentriert wird) wird durch ein Material Kohlendioxid und Wasser reduziert. Es eignen sich dazu Metalle der Eisengruppe, wie Kobalt &ouml;der Eisen. Hier ist es Kobaltferrit in einer keramischen Matrix um die Oberfl&auml;che zu reduzieren. Das Kobaltferrit entzieht dem Wasser oder Kohlendioxid Sauerstoff und es entsteht Wasserstoff oder Kohlenmonoxid. Beim erneuten Erhitzen ohne Gas wird der Sauerstoff wieder freigesetzt. Auch dies ist von der Chemie nichts neues. Das neue scheint zu sein, dass die Forscher diesen Prozess kontinuierlich durchf&uuml;hren, also nicht nacheinander. <\/p>\n<p>Das Kohlenmonoxid und der Wasserstoff k&ouml;nnte man zu Methanol umsetzen, der wiederum transportabel ist. Bei entsprechender Verfahrensf&uuml;hrung m&uuml;sste auch Methan m&ouml;glich sein.<\/p>\n<p>Doch auch hier gibt es zwei offene Fragen. Das erste ist nat&uuml;rlich wie oben: Wo bekommt man das konzentrierte Kohlendioxid her? Denn normale Luft kann man wegen des geringen Gehaltes und hohen sauerstoffgehalt nicht einsetzen. Das zweite ist die Effizienz des Verfahrens &#8211; Ist es nicht einfacher mit der Hitze ein Gaskraftwerk anzutreiben oder auf der gleichen Fl&auml;che direkt Strom zu erzeugen (oder Parabolrinnenkollektoren zu verwenden).<\/p>\n<p>Wenn, dann sehe ich den Nutzen eher in der Wasserstoffgewinnung: Wasser ist anders als Kohlendioxid weitgehend rein gewinnbar und leicht transportierbar. Den Wasserstoff k&ouml;nnte man dann wiederum transportieren und an einer Stelle einsetzen wo viel Kohlendioxid anf&auml;llt um dieses dort zu Methan zu reduzieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In den letzten 3 Teilen habe ich mich mit der Frage besch&auml;ftigt wie man Erd&ouml;l k&uuml;nstlich herstellen kann. Der ideale weg w&auml;re es, wenn man es direkt aus Kohlendioxid herstellen k&ouml;nnte. Dann h&auml;tte man einen klimaneutralen Treibstoff. Wie in dem ersten Artikel dazu erl&auml;utert geht es nicht darum das gesamte Erd&ouml;l zu ersetzen. 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