Gleichzeitige Produktion von Wasserstoff und Dünger

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Mit neuem Konzept Bedürfnisse von bislang getrennten Industriezweigen kombinieren?

Eine neue, vom IIASA geleitete Untersuchung („Sind nachhaltige Flugzeugtreibstoffe wirklich nachhaltig?“) lieferte am 22.07.2024 die ersten detaillierten Schätzungen der Emissionen aus Landnutzungsänderungen sechs nachhaltiger Produktionspfade für Flugkraftstoffe. Die Autoren konzentrierten sich sowohl auf Nahrungsmittel- als auch auf Nicht-Nahrungsmittel-Rohstoffe, die zur Herstellung von Biokraftstoffen verwendet werden, und nutzten vertrauenswürdige globale Datenquellen, um Emissionsdaten in kleinem Maßstab bereitzustellen.

Flugzeug auftanken am Flughafen Barcelona – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify

Biokraftstoffe sind ein vielversprechender Weg, um die Kohlenstoffemissionen aus dem Luftverkehr zu verringern und damit einen Beitrag zur Erreichung der globalen Klimaziele zu leisten. Die Produktion von Biokraftstoffen in großem Maßstab kann jedoch zu einer veränderten Landnutzung führen, z. B. zur Umwandlung von früher genutzten Flächen wie Wäldern oder Grasland in Monokulturen, die bei unsachgemäßer Bewirtschaftung die Kohlenstoffemissionen erhöhen. Die Studie, die in Science of the Total Environment veröffentlicht wurde, liefert wertvolle Informationen für politische Entscheidungsträger und Biokraftstoffproduzenten, damit sie fundierte Entscheidungen darüber treffen können, welche Pflanzen verwendet und wo sie angebaut werden sollen, um den ökologischen Nutzen zu maximieren.

„Direkte Emissionen aus Landnutzungsänderungen (DLUC) entstehen, wenn Land umgewandelt wird, um Pflanzen für Biokraftstoffe anzubauen, was die Menge des im Boden und in der Vegetation gespeicherten Kohlenstoffs verringern kann. Das Verständnis dieser Emissionen ist von entscheidender Bedeutung, um festzustellen, ob nachhaltige Flugkraftstoffe im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Kraftstoffen tatsächlich zu einer Verringerung der Treibhausgase führen“, erklärt der Hauptautor der Studie, Neus Escobar, ein Forscher in der Integrated Biosphere Futures Research Group des IIASA Biodiversity and Natural Resources Program.

Abstract des Angewandte Chemie-Artikels

Da Ammoniak als vielversprechender Wasserstoffträger immer mehr an Interesse gewinnt, wird auch die elektrochemische Ammoniak-Oxidationsreaktion (AmOR) interessanter. Um die Freisetzung von H2 in einer umgekehrten Haber-Bosch-Reaktion unter Freisetzung des energetisch günstigeren N2 zu vermeiden, schlagen die AutorInnen die Oxidation von Ammoniak zu wertschöpfendem Nitrit (NO2-) vor, das üblicherweise während des Ostwald-Prozesses gewonnen wird. Wir untersuchten die anodische Oxidation von gasförmigem Ammoniak, das direkt einer Gasdiffusionselektrode (GDE) zugeführt wird, unter Verwendung einer Reihe von Multimetallkatalysatoren unterschiedlicher Zusammensetzung, die auf Ni-Schaum beschichtet sind, bei gleichzeitiger Bildung von H2 an der Kathode. Dadurch wird die H2-Menge pro Ammoniakmolekül verdoppelt, während gleichzeitig ein niedrigeres Überpotential als bei der Wasserelektrolyse (1,4-1,8 V gegen RHE bei 50 mA-cm2) angelegt wird. Eine Selektivitätsstudie zeigte, dass einige der Katalysatorzusammensetzungen in der Lage waren, erhebliche Mengen an NO2– zu produzieren, und weitere Untersuchungen unter Verwendung der vielversprechendsten Katalysatorzusammensetzung Nif_AlCoCrCuFe, die in eine GDE integriert ist, zeigten eine Faradaic-Effizienz von bis zu 88 % für NO2– an der Anode in Verbindung mit einer Faradaic-Effizienz von nahezu 100 % für die kathodische H2-Produktion.

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