Plasma-Reaktor stellt Treibstoff der Zukunft CO2-frei her

Das Haber-Bosch-Verfahren ist für die industrielle Landwirtschaft unerlässlich. Es erlaubt die Ammoniak-Synthese in großen Stil. Bei extremem Druck und Temperaturen um 500 °C sorgt es für die Ammoniak-Herstellung aus Stickstoff, dem Hauptbestandteil der Atemluft, und Wasserstoff, typischerweise aus fossilen Quellen.

Allein dafür wird etwa 1 Prozent der weltweit erzeugten Energie verbraucht. Noch höher ist der Anteil am weltweiten CO2-Ausstoß. Und bis hierher fand der ebenfalls negative Einfluss der vom künstlichen Stickstoff-Dünger abhängigen Landwirtschaft auf Umwelt und Klima noch gar keine Erwähnung.

Höchste Zeit also, das vor über 100 Jahren entwickelte Verfahren zu überdenken, denn nicht nur für die Lebensmittelversorgung spielt Ammoniak eine herausragende Rolle. Schließlich kann das Molekül aus einem Stickstoff- und drei Wasserstoffatomen auch auf natürlichem Weg erzeugt werden.

Licht spaltet gebundenen Stickstoff in der Atmosphäre. Regen lässt die daraus entstandenen Stickoxide auf die Erdoberfläche und ins Erdreich gelangen. Genau hier wandeln Bakterien und Pilze sie mithilfe von Wasser in Ammoniak um. Fertig sind der natürliche Pflanzendünger und die Kurzbeschreibung ökologischer Landwirtschaft.

CO2-frei und unabhängig

Genau diesen Weg imitiert ein an der Universität von Buffalo, New York, entwickelter Plasma-Reaktor. Er nutzt den Strom aus Solarzellen für die entsprechende Erhitzung der Luft zu einem Plasma. In Anwesenheit eines Katalysators aus Kupfer und Palladium reagieren verschiedene Stickoxide mit Wasser zu Ammoniak.

Bei Raumtemperatur soll der winzige Testaufbau aktuell 1 Gramm pro Tag erzeugen, direkt aus der Luft und ohne CO2-Ausstoß. Immerhin wird bereits daran gearbeitet, die Apparatur ins Großformat zu übertragen. Sie soll dann lokal und nachhaltig Stickstoff-Dünger bereitstellen, insbesondere in Region, in denen die bisherige industrielle Produktion gar nicht möglich war.

Hinzu kommt, dass Ammoniak auch als die besser zu lagernde und einfacher zu verarbeitende Alternative zu Wasserstoff gilt, bei einer deutlich höheren Energiedichte pro Liter. Entsprechende Brennstoffzellen gibt es seit vielen Jahren und auch die großindustriellen Speichersysteme sind lang erprobt - nur nicht ganz ungefährlich. Aber letzteres ließe sich auch über Wasserstoff, Öl oder Erdgas sagen.