Studie des DLR: Neuartiger Motor mit magerer Verbrennung macht Fliegen klimafreundlicher

Nachhaltige Kraftstoffe und Motoren mit einer sogenannten mageren Verbrennung können die vom Flugverkehr verursachte Luftverschmutzung deutlich senken. Das habe eine Messung von Abgasfahnen von Flugzeugen in der Luft ergeben, schreiben Forschende vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt ( DLR ) im Fachmagazin »Science Advances« .

Flugzeuge heizen die Erderwärmung auf mehrere Arten an. Zum einen entsteht beim Verbrennen von kohlenstoffhaltigen Kraftstoffen wie Kerosin das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂). Zum anderen wirken freigesetzte Partikel wie Ruß als Kerne, an denen denen sich Tröpfchen bilden können. Dadurch entstehende Kondensstreifen würden sich ähnlich stark auf die Erwärmung auswirken wie die CO₂-Emissionen, schreiben die Studienautoren.

Bei einer mageren Verbrennung wird mehr Luft zugeführt, als für die Verbrennung nötig wäre. An entsprechenden Motoren wird intensiv geforscht. Die Technik gilt als vielversprechend, um strenger werdende Emissionsgrenzen für die Flugbranche erreichen zu können.

Das Team um DLR-Forscherin Rebecca Dischl prüfte die Emissionen bei Testflügen mit zwei Airbus -Maschinen (A319neo und A321neo) im Herbst und im Frühjahr über Küstengebieten in Frankreich. Beide Flugzeuge waren mit einem Motor für magere Verbrennung ausgestattet, konnten aber auch auf eine fette Verbrennung umstellen.

Im Vergleich erzeugten beide Verbrennungsarten eine ähnlich hohe Anzahl an Partikeln. Doch bei der mageren Verbrennung war die Anzahl der nicht-flüchtigen Partikel, die größer als 14 Nanometer (ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter) sind und zur Bildung von Kondensstreifen beitragen, um den Faktor 1000 geringer als bei der fetten Verbrennung.

Die Forscher testeten zudem ein synthetisches, nachhaltiges Kerosin aus Pflanzenölen, gebrauchten Speiseölen und Tierfetten. Sowohl bei der fetten als auch bei der mageren Verbrennung senkte der Treibstoff namens Hefa-SPK den Ausstoß von flüchtigen und nicht-flüchtigen Partikeln im Vergleich zu herkömmlichem Kerosin um 65 bis 70 Prozent. Dischl und Kollegen führen diese Reduktion auf den geringen Schwefelgehalt von Hefa-SPK zurück.

Auch als die Forscher 81 Prozent Hefa-SPK mit 19 Prozent herkömmlichen Kerosin Jet A-1 mischten, bildeten sich deutlich weniger Partikel. Ein gewisser Anteil Jet A-1 ist in der Regel notwendig, weil dieses Kerosin die Stoffgruppe der Aromaten enthält, die für die langfristige Nutzung heutiger Flugzeugmotoren technisch notwendig sind.

4 Min Zur Merkliste hinzufügen eVTOL »Romeo«: In Bayern baut ein Start-up das schwerste Elektro-Flugzeug der EU Von Marco Evers und Martin Hesse 4 Min Zur Merkliste hinzufügen 4 Min Zur Merkliste hinzufügen Außerdem spielten Alter und Zustand des jeweiligen Triebwerks eine wichtige Rolle: Die Wissenschaftler stellten beispielsweise bei einem abgenutzten Motor eine zehnfach erhöhte Bildung flüchtiger Partikel fest.

Seit dem vergangenen Jahr müssen dem Treibstoff bei Flügen, die von europäischen Flughäfen starten, zwei Prozent sogenannte nachhaltige Kraftstoffe beigemischt werden. Bislang sind diese Treibstoffe allerdings deutlich teurer als herkömmliches Kerosin.