Rußteilchen fördern Wolkenbildung

Wenn als Treibstoff für Flugzeuge eine Mischung aus Kerosin und Biotreibstoff verwendet wird, kann dies den Ausstoß an Rußteilchen deutlich verringern. Im Fachjournal „Nature“ spricht eine internationale Forschergruppe bei einem Mischungsverhältnis von 50 zu 50 von einer Verringerung um 50 bis 70 Prozent gegenüber herkömmlichem Treibstoff.
21.03.2017, 00:00
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Von Andrea Barthélémy

Wenn als Treibstoff für Flugzeuge eine Mischung aus Kerosin und Biotreibstoff verwendet wird, kann dies den Ausstoß an Rußteilchen deutlich verringern. Im Fachjournal „Nature“ spricht eine internationale Forschergruppe bei einem Mischungsverhältnis von 50 zu 50 von einer Verringerung um 50 bis 70 Prozent gegenüber herkömmlichem Treibstoff. Die Ergebnisse wurden bei Tests in Reiseflughöhe gewonnen und gelten deshalb als besonders aussagekräftig. Der Ausstoß an Rußpartikeln hat Auswirkungen auf die Wolkenbildung und damit auf das Klima.

Flugzeuge hinterlassen am Himmel häufig Kondensstreifen, lange weiße Gebilde, die sich unter dem Einfluss des Windes allmählich ausbreiten. In der Forschung spielen sie seit einigen Jahren eine große Rolle, weil es sich bei ihnen um künstliche Eiswolken handelt. Diese können entstehen, weil Flugzeuge Kraftstoffe verbrennen. Dabei handelt es sich um Kohlenwasserstoffverbindungen. Die Verbrennung führt dazu, dass als Nebenprodukt Wasserdampf anfällt. Wegen der Kälte in großer Höhe kondensiert der Wasserdampf hinter den Triebwerken schlagartig, das heißt: Es bilden sich Tropfen, die sich dann sofort in Eiskristalle verwandeln. Klar ist, dass die künstlichen Wolken einen Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Erde haben. Einerseits reflektiert ihre helle Oberfläche Sonnenstrahlung. Andererseits verhindern sie, dass von der Erde abgegebene Strahlung ins All entweicht. Sie können also sowohl kühlende als auch wärmende Effekte haben.

Die aus Flugzeugturbinen freigesetzten Rußpartikel dienen als winzige Kondensationskeime, das heißt: Sie bieten Wasser die Möglichkeit, sich anzulagern, und fördern dadurch die Wolkenbildung. Forscher schätzen, dass Flugzeuge an den menschlichen Einflüssen auf die Energiebilanz der Erde einen Anteil von etwa fünf Prozent haben, und zwar durch den Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid und die Wolkenbildung. „Die Rußemissionen bestimmen weitgehend die Anzahl der Eiskristalle in Kondensstreifen. Mit der Möglichkeit, mithilfe von Biotreibstoffen die Rußemissionen in Triebwerksabgasen um mehr als die Hälfte zu verringern, öffnet sich ein Weg, die Klimawirkung von Kondensstreifen zu reduzieren“, erklärt Hans Schlager vom Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, einer der Autoren der Studie. Nach seinen Worten ist der Treibstoffverbrauch – und damit der Kohlendioxidausstoß – bei der Verwendung von Biotreibstoff nur geringfügig kleiner als bei der Nutzung von herkömmlichem Treibstoff.

Die internationale Forschergruppe ließ in den USA ein Messflugzeug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt 30 bis 150 Meter hinter einem vierstrahligen Jet herfliegen, um dessen Emissionen in neun bis elf Kilometern Höhe zu messen. Der Jet war entweder mit regulärem Kerosin oder einer Mischung aus Kerosin und einem aus Leindotter-Pflanzen gewonnenem Biotreibstoff betankt worden. Die zweite Variante erwies sich als deutlich sauberer. Bei hoher Schubkraft habe sich die Menge an Rußteilchen allerdings weniger stark verringert als bei mittlerer oder geringer, erklärt die Forschergruppe.

Die für die Studie verwerteten Daten stammen aus dem Jahr 2014. Seither hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt weitere Treibstoffgemische erprobt. Die Ergebnisse der Auswertungen werden Ende dieses Jahres erwartet. Auch die Lufthansa arbeitet seit Jahren im Verbund mit europäischen Partnern an der Erforschung von Bio-Treibstoffen für Flugzeuge. Bislang sind solche Treibstoffe jedoch zu teuer und können nicht in ausreichenden Mengen produziert werden.

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