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Jan 29, 2024

Auf der Reise zum Netz

15. Mai – In Yorkshire gibt es ein Sprichwort: „Wo Dreck ist, ist auch Messing.“ Für

15. Mai – In Yorkshire gibt es ein Sprichwort: „Wo Dreck ist, ist auch Messing.“ Für Messing lesen Sie Geld. Jetzt können wir auch Schiffstreibstoff hinzufügen. Unternehmen nutzen Abfälle aus der Land- und Forstwirtschaft sowie den organischen Anteil fester Siedlungsabfälle und erforschen sogar die Verwendung von Rindermist zur Herstellung von grünem Methanol. Es ist einer der Kraftstoffe, von denen sich führende Akteure der Schifffahrtsindustrie eine Reduzierung ihrer Emissionen erhoffen.

Die Dringlichkeit ist jetzt gegeben, da heute bestellte Schiffe wahrscheinlich auch im Jahr 2050 noch auf den Meeren unterwegs sein werden und Netto-Null-Wertschöpfungsketten von den Treibstoffen abhängig sind, die den Transport von Rohstoffen und Fertigwaren rund um den Globus ermöglichen.

Ab 2024 wird die Schifffahrt in das Emissionshandelssystem der EU aufgenommen. Große Schiffe, die zwischen und in EU-Häfen fahren, müssen für ihre Emissionen bezahlen. Die 175 Mitgliedsstaaten der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO), die die globale Industrie überwacht, stehen unter Druck, ihre Klimastrategie (die eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen bis 2050 nur um 50 % vorschreibt) mit der Wissenschaft in Einklang zu bringen und zu erreichen Wir vereinbaren einen CO2-Preis, der fossile Brennstoffe zu einer weniger attraktiven Option macht.

Getestet werden Methanol, Ammoniak und Wasserstoff. Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass Ammoniak bis 2050 45 % des Treibstoffbedarfs der Schifffahrt decken wird. Der australische Bergbaukonzern Fortescue arbeitet an der Umstellung von Motoren auf den Betrieb mit Ammoniak, während der Meerestechnologiekonzern Wartsila Teil eines EU-Konsortiums ist, das dies demonstrieren will Technologie im Labor in diesem Jahr.

Doch der dänische Schifffahrtskonzern Maersk setzt auf Methanol und hat 19 Dual-Fuel-Schiffe bestellt, von denen das erste in diesem Jahr ausgeliefert wird. Andere, wie COSCO aus China und CMA CGN aus Frankreich, sind diesem Beispiel gefolgt. Maersk will bis 2030 mindestens 25 % seiner Seefracht mit grünem Treibstoff transportieren, wofür jährlich etwa sechs Millionen Tonnen grünes Methanol benötigt werden. Das Unternehmen unterzeichnet derzeit Partnerschaften mit einer Reihe von Herstellern in Amerika und China, um die Lieferungen ab 2025 zu beginnen, und hat strenge Anforderungen an Kraftstoffrohstoffe festgelegt.

Tim Cornelius ist Geschäftsführer für Unternehmensentwicklung bei Proman, einem in der Schweiz ansässigen Methanolproduzenten und -transporteur. „Methanol ist als Antriebskraftstoff sinnvoller. Aber Ammoniak wird ein extrem guter globaler Träger von Wasserstoff sein“, schlägt er vor.

Promans erste Biomethanolanlage in Texas, die voraussichtlich 2025 in Betrieb gehen wird, wird feste Siedlungsabfälle und landwirtschaftliche Rückstände, möglicherweise auch Tiermist, verwenden. „Solange der Vergasungsprozess richtig abgestimmt ist, ist es ganz gut, mehrere Formen von Rohstoffen zu haben, da sich das Angebot saisonal ändert und unterschiedliche Ernten einbringt.“

WasteFuel mit Sitz in Kalifornien ist ein weiteres Unternehmen, das Maersk beliefern wird. Trevor Neilson, Mitbegründer von WasteFuel, weist darauf hin, dass die Industrie seit über 50 Jahren Methanol verwendet, was bedeutet, dass die Systeme zur Lagerung und zum Transport des Kraftstoffs hochentwickelt und gut etabliert sind.

Jährlich fallen rund zwei Milliarden Tonnen Siedlungsabfälle an. Und es wird erwartet, dass diese Menge bis 2050 auf 3,5 Milliarden Tonnen ansteigt. Der Rohstoff von WasteFuel ist der organische Anteil fester Siedlungsabfälle (wie Lebensmittelreste, Grünabfälle und Papier), der andernfalls auf Mülldeponien Methan freisetzen würde.

Der organische Anteil kann in Entwicklungsländern, in denen Methan nur selten aufgefangen wird, mehr als 50 % der Deponien ausmachen. Eine auf Satellitenüberwachung basierende Studie schätzte die Methanfreisetzung aus einer Mülldeponie in Buenos Aires auf 16,6 Tonnen pro Stunde.

WasteFuel hat Partnerschaften mit kommunalen Abfallunternehmen auf den Philippinen, im Nahen Osten und in Südamerika angekündigt. Mithilfe der anaeroben Vergärung werden organische Abfälle in ein Gas umgewandelt, das dann in Methanol umgewandelt wird. Neben der Entwicklung von Bioraffinerien hat WasteFuel einen modularen Reaktor entwickelt, der 100 Tonnen Methanol pro Tag produzieren kann, um eine schnelle Skalierung zu ermöglichen.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, den organischen Anteil aus neu ankommenden kommunalen Abfallströmen zu trennen. Und das ist der Schlüssel zur Etablierung der lebenszyklusbedingten Reduzierung der Treibhausgasemissionen, die die Branche benötigt.

WasteFuel gibt eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 90 % über den gesamten Lebenszyklus des Kraftstoffs an, was im Sprachgebrauch der Schifffahrtsbranche „well-to-wake“ bedeutet, und vermiedene Methanemissionen sind ein wichtiger Bestandteil der Berechnung.

Beim Verbrennen von grünem Methanol entsteht immer noch Kohlendioxid, aber die Schadstoffe Schwefeldioxid und Feinstaub werden eliminiert und Lachgas, N20, ein weiteres Treibhausgas, wird um etwa 80 % reduziert.

Wenn Methan aus bestehenden Deponien gewonnen werden kann, kann es in Energie für die Verarbeitung in der Bioraffinerie umgewandelt werden.

Grünes Methanol kann auch durch die Kombination von abgeschiedenem Kohlendioxid mit grünem Wasserstoff hergestellt werden, der durch Elektrolyse (angetrieben durch erneuerbare Energien) hergestellt wird, sogenanntes E-Methanol.

Der schwedische E-Fuel-Entwickler Liquid Wind geht davon aus, dass die Produktion in seinem ersten Werk im Jahr 2024 aufgenommen wird. Es wird zusammen mit einem Biomasse-Heizkraftwerk errichtet, das Abfälle aus einem nahegelegenen Zellstoffwerk bezieht. Die Berechnung des aus Biomasse gebundenen Kohlenstoffs ist von entscheidender Bedeutung. „Es ist etwas, das wir sehr sorgfältig verfolgen und verfolgen“, sagt Gründer Claes Fredriksson.

Der aus dem Kraftwerk abgeschiedene Kohlenstoff gleicht die Emissionen aus der Methanolproduktion, dem Transport und der Verbrennung fast vollständig aus. Die Nutzung von Windenergie zur Energiegewinnung im Methanolproduktionsprozess führt zu einer Reduzierung der Well-to-Wake-Emissionen um 94 %.

Liquid Wind hat bereits die Genehmigung für eine zweite Anlage beantragt, die mehr als doppelt so groß ist wie die erste und 130.000 Tonnen E-Methanol pro Jahr liefert.

Ein aktueller Bericht für die Internationale Schifffahrtskammer schätzt, dass die Schifffahrtsindustrie so viel erneuerbare Energie benötigen wird, wie derzeit weltweit produziert wird – bis zu 3.000 Terrawattstunden (TWh), um ihre Netto-Null-Ziele zu erreichen. Der Energiebedarf von Liquid Wind umfasst allein für die Elektrolyseure 470 Gigawattstunden (GWh) erneuerbaren Strom. Der Standort in einem Land, das größtenteils von erneuerbaren Energien angetrieben wird, macht dies möglich: Es entspricht nur 0,3 % der im Jahr 2021 in Schweden verbrauchten erneuerbaren Energie.

Grünes Methanol wäre ein perfekterer Kraftstoff, wenn die Verbrennungsemissionen erfasst werden könnten. Tatsächlich würde die Erfassung fossiler Emissionen aus dem heutigen Bunkertreibstoff auch eine Notlösung darstellen, bis genügend grüner Treibstoff und die damit betriebenen Schiffe verfügbar sind.

Das in Großbritannien ansässige Startup Seabound hat einen Prototyp an Land getestet und geht davon aus, diesen Sommer Versuche auf See durchzuführen. In seinem System werden die Abgase des Schiffes durch einen Behälter mit Kalziumoxidkieseln geleitet, die Kohlendioxid binden und so Kalziumkarbonat (den Baustein für Zement) bilden.

Die Abtrennung des CO2 würde an Land erfolgen, wo es zu Kraftstoff verarbeitet oder sequestriert werden könnte. Im Erfolgsfall könnten Schiffe ihre Emissionen zusammen mit ihrer Ladung entladen.

Auch Ammoniak wird um die ganze Welt verschifft und verursacht zwar keine CO2-Emissionen, dafür aber Stickoxide (NOx), die Schadstoffe und Quellen indirekter Treibhausgase sind. Es ist außerdem giftig und ätzend. Die Regulierungsbehörden arbeiten an der Festlegung von Anforderungen, während die Infrastruktur entwickelt wird und an der Bekämpfung der NOx-Emissionen gearbeitet wird. Unternehmen wie der Düngemittelhersteller Yara steigern die Produktion von sauberem Ammoniak.

Aber Motoren, die mit Ammoniak betrieben werden können, sind noch nicht im Handel erhältlich; Auch die Brennstoffzellentechnologie könnte hier keine Alternative darstellen, obwohl ein europäisches Brennstoffzellenprojekt das ändern will.

Das in den USA ansässige Unternehmen Amogy will diese Lücke mit der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie schließen. Das System, an dem es arbeitet, spaltet Ammoniak wieder in Wasserstoff, der in einer Brennstoffzelle Strom erzeugt. Der Vorteil besteht darin, dass beim Segeln keine Treibhausgasemissionen entstehen.

„Was wir wirklich lösen, ist das Problem der Speicherung und des Transports von Wasserstoff, denn jetzt verwenden wir im Wesentlichen Ammoniak als Wasserstoffträger“, erklärt Mitbegründer Seonghoon Woo.

Der Transport von Wasserstoff ist teuer, da er in eine Flüssigkeit umgewandelt werden muss, was Temperaturen von -253 Grad Celsius erfordert. Der weltweit erste Wasserstofftanker beförderte letztes Jahr seine erste Ladung: Wasserstoff aus Kohle.

„Die Berufsschifffahrt produziert die größte Menge an Treibhausgasen – das ist für uns der Zielmarkt“, sagt Woo. „Und das ist der Zielbereich, in dem wir mit unserer Ammoniak-zu-Strom-Lösung massiv dekarbonisieren können, wo Ammoniaksicherheit und Ammoniakvertrautheit bereits vorhanden sind.“

Amogy hat die Technologie in einer Drohne, einem Traktor und einem Sattelschlepper demonstriert. Das nächste Ziel ist in diesem Jahr ein 1-Megawatt-System auf einem Schlepper und einem Lastkahn. Dies könnte einen Weg zur Dekarbonisierung des Binnenschifffahrtssektors darstellen, der in den USA jährlich rund 6 Millionen Tonnen CO2 verursacht.

Woo ist optimistisch, dass das rasante Expansionstempo, das sein Unternehmen bisher erreicht hat, beibehalten werden kann, um die 20 MW zu erreichen, die für den Antrieb eines Containerschiffs erforderlich wären. Er schätzt, dass der Wirkungsgrad des Amogy-Systems dem eines Ammoniakmotors ähneln wird.

Während die Netto-Null-Verpflichtungen der Unternehmen, die Waren über die Ozeane handeln, davon abhängig sind, dass der Schifffahrtssektor seine Emissionen reduziert, kosten die neuen grünen Kraftstoffe viel mehr als ihre fossilen Äquivalente.

Neilson von WasteFuel sagt, die IMO sollte ihren Widerstand gegen einen CO2-Preis aufgeben. „Niemand möchte vortreten und einfach die Wahrheit zugeben, dass Kohlenstoff mit erschreckenden sozialen und ökologischen Kosten verbunden ist, die in die Gleichung einbezogen werden müssen“, argumentiert er. „Diese externen Effekte sind real und die Gesellschaft zahlt den Preis … irgendwann wird das passieren. Aber die Sache ist: Je länger wir warten, desto höher wird der Preis sein.“

Angeli Mehta ist Wissenschaftsautorin mit besonderem Interesse an Umwelt und Nachhaltigkeit. Zuvor produzierte sie Programme für BBC Current Affairs und verfügt über einen Doktortitel in Forschung. @AngeliMehta

Eine Gruppe indigener Demonstranten im abgelegenen Amazonasgebiet Perus hat zwei Öltanker mit Benzinbomben angegriffen, offenbar weil sie über die Änderungen der Regierung an den Sozialfonds für Öl verärgert sind, sagte der Betreiber der Schiffe am Mittwoch.