Da Fluggesellschaften und Verbraucher zunehmend Bedenken hinsichtlich der Emissionen von Kohlenstoff, Stickstoff und Kohlenwasserstoffen haben, haben sich Biokraftstoffe als umweltfreundliche Alternative etabliert. Unter diesen sind solche aus Kokosnussöl besonders attraktiv, da sie Fettsäurekettenlängen aufweisen, die den für Düsentreibstoff erforderlichen Kohlenwasserstoffkettenlängen ähneln, was darauf hindeutet, dass sie mit minimalem Aufwand mit minimalen Verarbeitungsschritten zu effektiven Kraftstoffen verarbeitet werden könnten.
Mithilfe einer einzigartigen Co-Lösungsmittel-Methode hat ein Team der Osaka Metropolitan University nun einen Kraftstoff auf Kokosölbasis entwickelt, der dem Düsentreibstoff beigemischt werden könnte, ohne dessen Leistung zu beeinträchtigen.
Kokosöl als Basis für neuen Flugkraftstoff
Bei der Co-Lösungsmittel-Methode werden Kokosölextrakte mit Aceton und Alkohol kombiniert. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung des Kraftstoffs bei Umgebungstemperatur und -druck, wodurch der Energieverbrauch gesenkt und die Reinheit während der Herstellung gewährleistet wird. Das Team entwickelte zwei Biokraftstoffe, die potenziell herkömmlichem Düsentreibstoff beigemischt werden könnten: FAME unter Verwendung von Methanol und FAEE unter Verwendung von Ethanol.
Um die ideale Mischung zu ermitteln, variierten sie das Mischungsverhältnis von FAME und FAEE mit Jet A-1, einem herkömmlichen Düsentreibstoff. Die Forscher wollten mithilfe eines kleinen Turbostrahltriebwerks das ideale Verhältnis finden, das Kraftstoffverbrauch, thermischen Wirkungsgrad und Abgasemissionen in Einklang bringt.
Sie stellten fest, dass der thermische Wirkungsgrad trotz eines Anstiegs des Kraftstoffverbrauchs bei steigendem Biokraftstoffanteil – was wahrscheinlich auf Unterschiede in den Heizwerten der beiden Kraftstoffe zurückzuführen war – mit dem von Jet A-1 vergleichbar blieb.
Weniger Kohlenwasserstoffe im Triebwerksabgas
Ihre Versuche zeigten zudem einen Rückgang der Kohlenwasserstoffemissionen sowie keine signifikanten Veränderungen bei den CO2- oder NO-Emissionen – zwei Schadstoffe, die maßgeblich für den Kohlenstoff- und Stickstoff-Fußabdruck von Fluggesellschaften verantwortlich sind.
„Die Experimente haben gezeigt, dass unsere Kraftstoffmischung in bestehenden Gasturbinentriebwerken ohne nennenswerten Verlust an Wirkungsgrad oder Triebwerksleistung und ohne Erhöhung der Emissionen eingesetzt werden kann“, fasste Dr. Huynh Phuong Uyen Nguyen von der Graduate School of Sustainable System Sciences zusammen.
Die Ergebnisse könnten insbesondere für asiatische Länder von Bedeutung sein. In Südostasien werden etwa 30 Prozent der geernteten Kokosnüsse entsorgt, da sie den kommerziellen Standards nicht entsprechen. Dies stellt eine potenzielle Quelle für die Biokraftstoffproduktion dar, zumal die Region von einem Kraftstoffschock bedroht ist.
„In Zukunft wollen wir die Kraftstoffeffizienz verbessern und Technologien etablieren, mit denen Motoren zu 100 Prozent mit Biokraftstoff betrieben werden können“, sagte Dr. Ogawa. „Mit Blick auf die Zukunft wollen wir auch die praktische Anwendung dieses Kraftstoffs vorantreiben, indem wir seine Langzeitlagerstabilität, Materialverträglichkeit und Umweltverträglichkeit durch eine Lebenszyklusanalyse verbessern.“
