ETH Zürich entwickelt mit Hilfe des 3D-Drucks eine neue Technologie zur Herstellung von nachhaltigen Solarflüssigbrennstoffen, die den CO₂-Ausstoß minimieren können. Im Zentrum steht ein innovativer solarbetriebener Reaktor, der durch konzentriertes Sonnenlicht Temperaturen von bis zu 1.500 °C erreicht. Die eingesetzten synthetischen Kraftstoffe gelten als CO₂-neutral, da bei ihrer Verbrennung nur so viel CO₂ freigesetzt wird, wie zuvor aus der Luft entnommen wurde.
Der thermochemische Prozess im Reaktor nutzt eine poröse Keramikstruktur aus Ceriumoxid. Diese ermöglicht die Spaltung von Wasser und CO₂ in ein Synthesegas, das anschließend in flüssige Kohlenwasserstoffkraftstoffe wie Kerosin umgewandelt werden kann. Forscher der ETH Zürich haben jetzt durch 3D-gedruckte Strukturen mit hierarchisch angeordneten Poren den Wirkungsgrad des Reaktors deutlich gesteigert.
Verbesserte Effizienz durch neue 3D-Druck-Technologie
Das bisherige Problem isotroper Porositäten bestand in der unzureichenden Absorption von Sonnenlicht, wodurch die Reaktionstemperaturen im Inneren sanken. Die neuen Designs hingegen verfügen über Kanäle und Poren, die das Sonnenlicht effizienter in den Reaktor transportieren. Dies stellt sicher, dass die gesamte Keramikstruktur gleichmäßig erhitzt wird und die maximale Temperatur von 1.500 °C erreicht.
Die innovative 3D-Drucktechnologie basiert auf einem Extrusionsverfahren und einer speziell entwickelten Tinte mit hoher Konzentration an Ceriumoxidpartikeln. Diese gewährleistet optimale Eigenschaften für den Druckprozess und die chemischen Reaktionen. In Tests konnte die Brennstoffproduktion durch die neuen Strukturen verdoppelt werden – bei gleichbleibender Sonnenstrahlungsintensität von 1.000 Sonnenäquivalenten.
Marktreife durch Zusammenarbeit mit ETH-Spin-offs
Die Technologie wurde bereits patentiert, und die ETH-Ausgründung Synhelion hat die Lizenz zur Weiterentwicklung erworben. Ziel ist es, die Energieeffizienz des Reaktors weiter zu steigern und die Herstellungskosten für nachhaltige Flugzeugtreibstoffe zu senken. Dies könnte die wirtschaftliche Attraktivität solcher Brennstoffe signifikant erhöhen.
Prof. Aldo Steinfeld, von der ETH Zürich, erklärt:
„Diese Technologie hat das Potenzial, die Energieeffizienz von Solarreaktoren erheblich zu steigern und damit die ökonomische Machbarkeit nachhaltiger Flugkraftstoffe zu verbessern.“
Perspektiven für nachhaltige Energielösungen
Die Forschung wird durch das Schweizerische Bundesamt für Energie unterstützt und gilt als wichtiger Schritt in Richtung CO₂-neutraler Mobilität. Neben der Anwendung im Flugverkehr könnte diese Technologie auch für andere Branchen, die auf flüssige Kraftstoffe angewiesen sind, zukunftsweisend sein.
