Pilotanlage für nachhaltige Flugkraftstoffe auf Basis von Methanol

Für klimafreundliche Langstreckenflüge braucht die Luftfahrt flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte. Das Projekt »SAFari« verfolgt das Ziel, einen effizienten Herstellungsprozess für nachhaltigen Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) auf Basis von Methanol zu entwickeln. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE entwickelt und testet ein Konsortium aus Forschung und Industrie eine maßgeschneiderte Pilotanlage, die das innovative Methanol-to-Jet-Verfahren im industriell relevanten Maßstab demonstriert. Im Fokus stehen effiziente Reaktions- und Trennverfahren, eine intelligente Stoff- und Energieintegration sowie die Kraftstoffqualität für eine ASTM-Zulassung. So sollen Wasserstoffbedarf und Emissionen sinken, hohe Ausbeuten erreicht und ein skalierbarer Weg zu klimafreundlicherem Flugverkehr eröffnet werden.

Ausgangslage

Die weltweit mehr als 23.000 Großflugzeuge verbrauchen jährlich rund 350 Milliarden Liter Treibstoff und emittieren etwa 3 Prozent der globalen menschgemachten CO₂-Emissionen. Insbesondere für Langstreckenflüge über 4.000 Kilometer ist keine Elektrifizierung möglich, stattdessen werden flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte benötigt. Ein nachhaltiger, synthetischer flüssiger Kraftstoff aus Methanol soll das fossile Kerosin auf längeren Strecken perspektivisch vollständig ersetzen und die CO₂-Emissionen reduzieren.

Ziel

Das Projekt »Sustainable Aviation Fuels based on Advanced Reaction and Process Intensification (SAFari)« verfolgt das Ziel, einen effizienten Herstellungsprozess für nachhaltigen Flugkraftstoff auf Basis von Methanol zu entwickeln. Ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern der gesamten Wertschöpfungskette produziert und testet nachhaltiges Kerosin aus Methanol in einer speziell dafür entwickelten Pilotanlage. Die Anlage soll die technologische Machbarkeit und Reproduzierbarkeit im industriell relevanten Maßstab demonstrieren. Es soll gezeigt werden, dass mit der Synthese von methanolbasiertem Flugkraftstoff eine Senkung des Wasserstoffbedarfs und eine insgesamt höhere Prozesseffizienz möglich ist. Der Fokus liegt auf innovativen Reaktionstechnologien entlang der verschiedenen Teilprozesse und einer intelligenten Stoff- und Energieintegration.

Das Projekt zielt darauf ab, die vollständige Marktzulassung dieser methanolbasierten Prozessroute durch die American Society for Testing and Materials (ASTM) zu erreichen. Bisher wurden nur Ethanol und Isobutanol als Edukte zugelassen. Seit Juli 2026 wurde auch Methanol als zulässiger Rohstoff für den Alcohol-to-Jet-Herstellungspfad anerkannt. Die derzeit von der ASTM zugelassenen SAF erlauben eine Beimischungsquote zum herkömmlichen Kerosin von bis zu 50 %. Im SAFari-Projekt wird eine Beimischungsquote von perspektivisch bis zu 100 % angestrebt.

Der SAFari-Ansatz kann dazu beitragen, fossile Kraftstoffe im Langstreckenflugverkehr vollständig zu ersetzen und den CO-Fußabdruck von Flugtreibstoffen auf wirtschaftlich vertretbare Weise erheblich zu reduzieren. Weil SAF viel reiner ist als herkömmliches Kerosin, entstehen außerdem fast keine Kondensstreifen in der Luft, die ebenfalls die Atmosphäre aufwärmen.

Lösungsansatz

Das Methanol-to-Jet-Verfahren nutzt nachhaltiges Methanol aus biogenen Quellen oder aus Wasserstoff und abgeschiedenem CO₂. Im ersten Schritt des auf 6 Jahre angelegten Projekts wurden die einzelnen Synthese- und Trennschritte der Zwischen- und Endprodukte im Labormaßstab durchgeführt. Dies wurde mit dem Prescreening, einem Verfahren zur frühzeitigen Bewertung und Charakterisierung von Treibstoffen im Hinblick auf die Produktkonformität, begleitet. Sobald alle optimalen Betriebsparameter experimentell ermittelt wurden, wurde mit Unterstützung einer Prozesssimulationsplattform das integrierte SAFari-Prozesskonzept erarbeitet. Auf dieser Grundlage wurde eine Ausrüstungsliste für die Beschaffungs- und Bauphase der Pilotanlage erstellt. Die Lieferung und die Inbetriebnahme der Anlage erfolgt im vierten Projektjahr, mit dem Ziel, durch kontinuierliche Produktion die nach ASTM geforderten Mengen zu liefern und die technologische Machbarkeit und Reproduzierbarkeit im industriell relevanten Maßstab zu demonstrieren. Anschließend werden in den letzten zwei Projektjahren eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung des SAFari-Prozesses, die Planung einer Großanlage, eine Risikoanalyse, eine Retrofit-Betrachtung und Markteintrittsstrategien für die Technologieeinführung durchgeführt.

Weiterhin simuliert das ISE neben der Umwandlung von Methanol zu SAF auch das Potenzial, H₂- und CO₂-Erzeugungsanlagen einzuschließen.

Ergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss des Qualifizierungsverfahrens durch die internationale Standardisierungsorganisation ASTM wurde Methanol als zulässiger Rohstoff für den Alcohol-to-Jet-Herstellungspfad in die am 30. Juli 2026 veröffentlichte Überarbeitung der internationalen Spezifikation ASTM D7566 Annex 5 aufgenommen. Damit können künftig auch Methanol-to-Jet-Blendingkomponenten hergestellt und mit mindestens 50 Volumenprozent konventionellem Kerosin zu einem sogenannten Drop-in-Kraftstoff gemischt werden. Dieser ist voll kompatibel und kann ohne Änderungen an Flugzeugen, Triebwerken oder der bestehenden Infrastruktur eingesetzt werden. Während der mehrjährigen Arbeiten begleiteten die Projektpartner den ASTM-Qualifizierungsprozess eng. Die Entwicklungen im Evaluierungsprozess konnten so frühzeitig in die Projektarbeiten einfließen und bei der Entwicklung des Herstellungsverfahrens berücksichtigt werden.

Die Arbeiten im Forschungsprojekt laufen: Neben der ASTM-Qualifizierung werden in den kommenden Arbeitsschritten weitere Ergebnisse erwartet.

Das Projekt »SAfari«  wird vom Bundesministerium für Verkehr (BMV) gefördert.

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