Flugzeug: Bio-Kerosin macht Fliegen sauberer

Werden Flugzeuge mit Bio-Kerosin oder E-Fuels betankt, ist Fliegen weniger schädlich, wie ein Forschungsprojekt von DLR und Nasa gezeigt hat.

Artikel veröffentlicht am 23. Juni 2021, 16:01 Uhr, Werner Pluta

DLR A320 Atra, gefolgt von der DC-8 der Nasa, die Daten aus dem Abgasstrom sammelt (Bild: DLR/NASA/Friz)

Kein erdölbasiertes Kerosin: Der Einsatz nichtfossiler Kraftstoffe in Flugzeugen kann die Luftfahrt sauberer machen, indem die Menge an Eiskristallen in Kondensstreifen verringert wird.

Bei der Verbrennung von fossilem Kerosin entstehen Rußpartikel im Abgas, die zur Bildung von Eiskristallen im Kondensstreifen führen, den ein Flugzeug am Himmel hinterlässt. Die Rußpartikel wirken als Kondensationskeime, die kleine unterkühlte Wassertropfen zu Eiskristallen gefrieren lassen.

Die so entstehenden Kondensstreifen können bei feuchtkalten Bedingungen in Höhen von etwa acht bis zwölf Kilometern mehrere Stunden existieren. Meist haben die Kondensstreifen lokal eine wärmende Wirkung.

Weniger Ruß durch Bio-Kerosin

Der Einsatz von Kerosin, das nicht aus Erdöl, sondern aus Pflanzen oder Abfällen gewonnen wurde, oder auch von synthetischen Kraftstoffen, kann Abhilfe schaffen. Werden diese konventionellem, fossilem Kerosin beigemischt, verringert dies die Rußemissionen und damit auch die Zahl die Eiskristalle - also die wärmende Wirkung der Kondensstreifen.

Das haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Max-Planck-Institut für Chemie und die US-Raumfahrtbehörde National Aeronautics And Space Administration (Nasa) in dem gemeinsamen Forschungsprojekt Nasa/DLR-Multidisciplinary Airborne Experiments/Emission and Climate Impact of alternative Fuel (ND-Max/Eclif 2) nachgewiesen.

Nasa-Flieger folgt DLR-Flieger

Dazu wurde das DLR-Forschungsflugzeug Atra, ein Airbus A320, mit verschiedenen Kraftstoffmischungen betankt. Das Nasa-Forschungsflugzeug DC-8 folgte dem A320 in ein bis zwei Minuten Abstand und erfasste Daten über Abgase und Kondensstreifen.

Für die Flüge wurde die Atra zunächst mit konventionellem Kerosin Jet A-1 betankt. Später wurde diesem der Biokraftstoff Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (Hefa) beigemischt, zuerst 30, später 50 Prozent.

Bei der 50-50-Mischung halbierte sich die Anzahl von Eiskristallen in Kondensstreifen. Das wiederum führte zu einer 20 bis 30 Prozent geringeren Klimawirkung der Kondensstreifen.

Bio-basierte als auch synthetische Kraftstoffe könnten ohne zyklische Kohlenwasserstoffe, sogenannte Aromate, produziert werden, sagte Eclif-2-Projektleiter Patrick Le Clercq vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart. Weniger Aromate bedeute weniger Ruß in den Emissionen und entsprechend auch weniger Eiskristalle in den Kondensstreifen.

Zudem seien die Kraftstoffe CO2-neutral, weil das bei der Verbrennung freigesetzte Kohlendioxid zuvor der Luft entzogen wurde. "Damit verringern nachhaltige Kraftstoffe die beiden größten klimawärmenden Effekte der Luftfahrt, Kondensstreifen und den CO2-Fußabdruck", erklärte Le Clercq.

Möglichkeiten für eine klimafreundlichere Luftfahrt

"Dieser Nachweis ist ein Durchbruch für die Möglichkeiten einer klimafreundlicheren Luftfahrt", sagte Christiane Voigt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen. "Denn eine geringere Anzahl von Eiskristallen verringert den durch Kondensstreifen verursachten zusätzlichen Energieeintrag in die Atmosphäre. Damit verringert sich die klimawärmende Wirkung der Kondensstreifen-Bewölkung deutlich."

Die Flugversuche starteten im Jahr 2018. Eine Auswertung ist jetzt in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth & Environment erschienen.

Im Nachfolgeprojekt Eclif 3 werden Testflüge ausschließlich mit nachhaltigen Kraftstoffen durchgeführt. Kürzlich ist bereits ein Airbus A350-900 mit dem Bio-Kraftstoff Hefa geflogen. Weitere Testflüge sind für diesen Herbst geplant.