Bis 2030 werden in Europa mindestens 1,83 Millionen Tonnen E-Kerosin pro Jahr (Mt/Jahr) produziert. Das sieht der Entwurf des Europäischen Parlaments für die wichtigste Verordnung zur Förderung der Produktion und Verwendung von E-Kerosin in der Europäischen Union – die ReFuelEU Aviation – vor Bis 2050 müssen 50 % des gesamten Flugkraftstoffs, der in der EU verbraucht wird, synthetisch sein. Dies würde bedeuten, dass jedes Jahr mehrere Millionen Tonnen E-Kerosin hergestellt werden müssten, für deren Herstellung erhebliche Mengen an nachhaltigem CO2 erforderlich wären: mindestens 5,5 Mt/Jahr im Jahr 2030 und bis zu 70 Mt/Jahr im Jahr 2050[1].
Insgesamt sind 99,9 % des derzeit in der kommerziellen Luftfahrt eingesetzten Kerosins fossilen Ursprungs. Im Einklang mit den Klimazielen entwerfen politische Entscheidungsträger Vorschriften, um Fluggesellschaften von fossilem Kerosin auf kohlenstoffarme Energiequellen und Energieträger umzustellen. Neue Technologien wie wasserstoff- oder strombetriebene Flugzeuge können die Abhängigkeit des Sektors von fossilem Kerosin verringern, wobei einige Studien darauf hindeuten, dass sie im Jahr 2050 bis zu 40 Prozent des Flugbenzinbedarfs decken könnten. und es besteht ein breiter Konsens darüber, dass die überwiegende Mehrheit des Flugverkehrs mindestens bis 2050 mit einer Art kohlenstoffarmer flüssiger Kraftstoffe betrieben werden muss.
Bisher wurde am meisten an verschiedenen Arten von Biokerosin gearbeitet. Allerdings wird selbst das nachhaltigste Biokerosin bei einer Skalierung eine unausweichliche Konkurrenz um Ackerland und Nahrungsmittelproduktion schaffen. Darüber hinaus werden die gleichen Rohstoffe, die für die Biokerosinproduktion verwendet werden, auch in anderen Sektoren stark benötigt, beispielsweise für die Produktion von Biodiesel im Straßenverkehr oder Biokunststoffen. Dadurch ist Bio-Kerosin in seiner Menge physikalisch begrenzt.
In einer aktuellen Studie der Deutschen Energie-Agentur (dena), der LUT Hochschule und der Ludwig-Bölkow Systemtechnik stellen wir fest, dass aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Biokerosin und anderen technologischen Alternativen im Jahr 2050 in einem CO2-neutralen globalen Luftverkehr fast 60 Prozent des Treibstoffbedarfs wird durch E-Kerosin gedeckt.
Eine große Herausforderung besteht darin, dass E-Kerosin erhebliche Mengen an nachhaltigem oder unvermeidbarem CO2 als Ausgangsmaterial für seine Herstellung benötigt und diese CO2-Quellen ziemlich begrenzt sind.
Einige sogenannte punktuelle CO2-Quellen könnten als nachhaltig angesehen werden, in dem Sinne, dass sie hauptsächlich CO2 zurück in die Atmosphäre emittieren, das zuvor aus der Atmosphäre entnommen wurde, wie z. B. Zellstoff- und Papierfabriken. Auch andere Punktquellen, die die Gesellschaft derzeit für unvermeidbar hält, wie etwa Müllverbrennungsanlagen, können zur Herstellung von E-Kerosin genutzt werden. Wie jedoch in unserer Arbeit und anderen Analysen (1, 2) festgestellt wurde, sind alle diese Punktquellen mengenmäßig sehr begrenzt, was die Notwendigkeit einer skalierbaren, umweltverträglichen CO-Quelle unterstreicht2 für die E-Kerosin-Produktion.
Eine skalierbare Lösung zur Herstellung von umweltverträglichem CO2 ist DAC, eine Klasse von Technologien, die CO2 direkt aus der Umgebungsluft entfernen können.
Eine skalierbare Lösung zur Herstellung von umweltverträglichem CO2 ist DAC, eine Klasse von Technologien, die CO2 direkt aus der Umgebungsluft entfernen können. Dies hat zu Investitionen von großen Unternehmen aus der gesamten Wirtschaft wie Airbus, Microsoft, Alphabet, Meta, Shopify, Swiss Re sowie von Regierungen geführt – das US-Energieministerium kündigte an, DAC-Projekte in Höhe von 3,5 Milliarden US-Dollar zu finanzieren – aber die Technologie ist immer noch da im Entstehen, mit nur einer Handvoll Unternehmen, die weltweit DAC-Anlagen bauen.
Die benötigten Mengen an mit CO2 aus DAC hergestelltem Kerosin, nennen wir es „DAC-Kerosin“, sind erheblich. In unserer Arbeit stellen wir fest, dass DAC über 90 Prozent des CO2-Bedarfs für die E-Kerosin-Produktion im Jahr 2050 deckt (der Rest stammt aus Punktquellen), was einer erforderlichen DAC-Kapazität für die E-Kerosin-Produktion im Jahr 2050 von 161 Millionen Tonnen pro Jahr entspricht (Mt/Jahr) bis 281 Mt/Jahr CO2 in Europa und 102 Mt/Jahr bis 176 Mt/Jahr in den USA, je nach Verfügbarkeit von Punktquellen.
Um das gesamte erforderliche DAC-Kerosin im Jahr 2050 im Inland zu produzieren, müssten die USA bis zu 1.250 TWh/Jahr erneuerbaren Strom allein für die DAC-Kerosinproduktion und Europa bis zu 2.000 TWh/Jahr erzeugen. Auch hier ist das Ausmaß der Herausforderung erheblich. Europa produzierte im Jahr 2021 ungefähr 1.700 TWh/Jahr an erneuerbarem Strom (basierend auf 1 und 2, Kernenergie ausgenommen) für alle Endverbraucher, was bedeutet, dass es bis 2050 mehr als die heutige gesamte erneuerbare Stromerzeugung erzeugen müsste, um allein E-Kerosin zu produzieren . Gleiches gilt für die USA, die 2021 860 TWh erneuerbaren Strom produzierten (ohne Kernenergie).
Wenn dies schwierig erscheint, ziehen Sie die Alternativen in Betracht: DAC-Kerosin benötigt 70-mal weniger Land als selbst eines der am wenigsten landintensiven Biokerosine (hergestellt über den Alkohol-zu-Jet-Weg aus Zuckerrohr) und benötigt überhaupt kein Ackerland.
Wir stellen ferner fest, dass die EU und die USA mehr als genug erneuerbares Strompotenzial haben, um ihre Luftfahrtsektoren mit DAC-Kraftstoffen zu dekarbonisieren. Infolgedessen können DAC-Kerosin-Produktionsanlagen installiert und erheblich skaliert werden, solange sie Zugang zu Wasser, Luft und Strom haben.
Angesichts des Bedarfs an DAC-Kerosin müssen die politischen Entscheidungsträger Anreize schaffen, die speziell DAC-Kraftstoffe begünstigen, um sicherzustellen, dass die Nachfrage gedeckt wird, während negative Nebenwirkungen auf die Umwelt vermieden werden.
Die EU sollte im ReFuelEU-Verordnungsvorschlag für die Luftfahrt spezielle Quoten für E-Kerosin aus Kohlenstoff über DAC festlegen, die vorschreiben, dass mindestens 10 Prozent des CO2-Ausgangsmaterials für die E-Kerosin-Produktion im Jahr 2030 über DAC bezogen werden müssen und bis 2050 auf 90 Prozent steigen.
Wir haben den kosteneffektivsten Weg berechnet und festgestellt, dass die EU im ReFuelEU-Verordnungsvorschlag für die Luftfahrt spezielle Quoten für E-Kerosin aus Kohlenstoff über DAC festlegen sollte, die mindestens 10 Prozent des CO2-Ausgangsmaterials für die E-Kerosin-Produktion erfordern soll 2030 über DAC bezogen werden und bis 2050 auf 90 Prozent steigen.
Angesichts unserer aktuellen Ernährungsunsicherheitskrisen, Rekordhitzewellen und der kostspieligen Ölimporte der EU, die autokratische Regime stärken, müssen wir an mehreren Fronten klug denken. DAC-Kerosin bietet die Chance, genau das zu tun: Mit einer konsequenten Politik können wir die Luftfahrt mit DAC-Treibstoffen so dekarbonisieren, dass die Ernährungssicherheit geschützt, Konkurrenz mit anderen Sektoren vermieden und die Energiesicherheit mit im Inland produzierter erneuerbarer Energie verbessert wird.
[1] Abgeleitet aus der Folgenabschätzung des Vorschlags ReFuelEU Aviation vom 15.07.2021