Bakterien im Militär
Am Georgia Institute of Technology und am Joint Bioenergy Institute wurden vor fünf Jahren erste Versuche unternommen, den energiereichen JP-10-Kraftstoff, der insbesondere in amerikanischen Tomahawks verwendet wird, zu ersetzen. Tatsächlich war es Stephen Sarrias Abschlussarbeit unter der Leitung von außerordentlicher Professorin Pamela Peralta-Yahya. JP-10 ist den Wissenschaftlern aufgrund seiner hohen Kosten aufgefallen: Jetzt ist es ein Spitzenkraftstoff zum Preis von 27 US-Dollar für 3,75 Liter. Begründet wird dieser Preis durch die hohe Energiedichte des Kraftstoffs durch, wie Chemiker sagen, "Kohlenwasserstoffe mit gespannten Kreissystemen". Der Kraftstoff gehört zur Eliteklasse HEDF (High Energy Density Fuels) oder Kraftstoffe mit hoher spezifischer Energie, die derzeit nur kostenpflichtigen militärischen Verbrauchern zur Verfügung stehen. Die Verbrennung von JP-10 in Motoren ermöglicht es, 20-30% mehr Energie zu gewinnen als mit normalem 98. Benzin. Abgesehen von den chemischen Details sind Pinenmoleküle einer der "Chips" eines solchen Brennstoffs, die, wie sich herausstellte, von Nadelbäumen produziert werden. Außerdem riecht Pine immer noch nach Tannennadeln – ohne sie würde aus einem echten Weihnachtsbaum eine gekonnte Fälschung.
Um das US-Militär mit künstlichen Pinen als Bestandteil der JP-10-Rakete zu befriedigen, würden alle Wälder Nordamerikas nicht ausreichen. Allein der Tomahawk ist mit rund 460 Kilogramm Treibstoff beladen. Daher entschieden sich die Entwickler, die Dienste von Bakterien in Anspruch zu nehmen. Dazu wurde ein Gen, das für die Synthese von Pinen aus gewöhnlicher Glucose verantwortlich ist, in den Mikroorganismus (klassische intestinale Escherichia coli) coli eingebracht. Es blieb nur noch die „Ernte“in Form von bakteriellen Stoffwechselprodukten (Ausbeute ca. 36 mg/l) zu sammeln, katalytisch aufzubereiten und die Tomahawk-Tanks zu befüllen. Pamela Peralta-Yahya fasste die Ergebnisse der Studie zusammen:
„Wir haben einen nachhaltigen Vorläufer für Kraftstoffe mit hoher Energiedichte geschaffen, der genauso aussieht wie der, der derzeit aus Erdöl hergestellt wird und in bestehenden Düsentriebwerken verwendet werden kann.“
Diese Technologie hat jedoch noch keine praktische Anwendung gefunden, hauptsächlich aufgrund der geringen Produktivität der modifizierten Bakterien.
Das Problem der Verfügbarkeit von JP-10 ist nicht nur in militärischen Angelegenheiten wichtig. Wenn es möglich wäre, ein kostengünstiges Analogon eines so energiereichen Kraftstoffs zu erhalten, könnte es durchaus in die Panzer ziviler Linienschiffe gegossen werden. Und dies würde das an Bord transportierte Treibstoffvolumen oder die Flugreichweite mit allen daraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteilen erheblich reduzieren. Im Durchschnitt sind militärische Superkraftstoffe 11% effizienter als das beste Flugzeugkerosin, das im zivilen Verkehr verwendet wird. Das Pentagon ist auch nicht abgeneigt, den JP-8 durch ein synthetisches und billiges Analogon des JP-10 zu ersetzen, zum Beispiel die strategische B-52. Die Amerikaner haben bereits versucht, modifizierte Kraftstoffzusammensetzungen zu schaffen. Die Syntroleum Corporation hat vor fünfzehn Jahren eine aus Kohle synthetisierte Mischung aus JP-8-Kraftstoff und FT-Kraftstoff entwickelt, die sogar auf dem B-52-Bomber getestet wurde. Wenig später wurde dies auch an der F18A Super Hornets getestet. Dies war in der Zeit hoher Preise für Ölressourcen und die Herstellung von flüssigem Brennstoff aus Kohle war irgendwie gerechtfertigt. Im Laufe der Zeit tauchte in den Vereinigten Staaten Schieferöl auf, die Kosten für "schwarzes Gold" sanken und Experimente mit Kraftstoffzusammensetzungen wurden für einige Zeit eingestellt. All dies beweist einmal mehr, dass keine Umweltprobleme die Ursache für die kommende "synthetische Revolution" in der US-Militärluftfahrt und -raketen sind - alles erklärt sich aus einer banalen Ökonomie.
Tomahawks brauchen Biokraftstoff
In den Vereinigten Staaten gibt es derzeit etwa 4000 taktische Tomahawk-Raketen. Dies ist eine ausreichend große Zahl, um mit der Entwicklung eines synthetischen Analogons des JP-10 zu beginnen. Darüber hinaus hat das Dalian Institute of Chemical Physics (China) im vergangenen Jahr Ergebnisse zu künstlichen Superkraftstoffen aus lignocellulosehaltiger Biomasse erhalten. Dies ist bei weitem nicht der seltenste Rohstoff für Biokraftstoffe – Bioethanol wird daraus seit langem weltweit hergestellt. Die Chinesen haben ein Verfahren entwickelt, das auf der Verwendung von Furfurylalkohol basiert und es ermöglicht, ziemlich billige Analoga von JP-10 zu erhalten. Den Daten zufolge kostet eine Tonne solcher Treibstoffe jetzt etwa 7000 Dollar, und nach chinesischen Technologien sollte der Preis auf 5,6 Tausend gesenkt werden. Offiziell erklären Wissenschaftler die ausschließlich zivile Nutzung der Entwicklung, aber natürlich Militärflugzeuge und taktische Raketen Chinas werden zu einem der Verbraucher von Bio-JP-10.
Die Forscher Cameron Moore und Andrew Sutton vom Los Alamos National Laboratory in den USA haben im April dieses Jahres eine etwas andere Methode zur Herstellung von Biokraftstoffen patentiert. Projektpartner ist seit 2017 Gevo, das sich um Entwicklungen im zivilen Bereich bereichern will. Wie Sie wissen, ist Mais traditionell die führende Kulturpflanze in den Vereinigten Staaten. Jährlich werden mehr als 20 Millionen Hektar Land mit dieser Pflanze besät. Mais ist für Amerikaner nicht nur Konserven im Supermarkt und Tierfutter, sondern auch Bioethanol, mit dem an Tankstellen bis zu 50 % des Benzins verdünnt werden. Moore und Sutton, die für das US-Energieministerium arbeiten, haben einen JP-10-Produktionszyklus aus Maisabfällen geschaffen. Außerdem wird zunächst Bioethanol aus Mais gewonnen und erst dann aus der restlichen Kleie Superkraftstoff mit einer Fertigproduktausbeute von bis zu 65 % synthetisiert. Dadurch werden die Kosten für neuen Biokraftstoff deutlich gesenkt und auch auf hochgefährliche Reagenzien und Abfälle verzichtet.
Nach ersten Schätzungen werden die Gesamtkosten für Maistreibstoff für die Tomahawks um 50 % sinken, was die Treibstoffindustrie wirklich revolutionieren könnte. Es gibt andere optimistischere Berechnungen: Eine Gallone Bio-JP-10 kostet etwa 11 statt heute 27. Zivile Fluggesellschaften hoffen, dass, wenn das Militär Technologien zur Herstellung von Superkraftstoffen ausarbeitet, auch die Tankstellen an den Flughäfen mit neuen Energie Kerosin. Dies wird in einer postpandemischen Welt sehr nützlich sein, in der die Menschen Angst vor Fernreisen haben: In diesem Fall können niedrige Ticketpreise helfen. Es liegen Informationen über den Testeinsatz von Kraftstoffzusammensetzungen auf Basis des neuen JP-10 auf Flugrouten von den USA nach Australien vor. Auch die Ausweitung der Maisflächen in den USA wird einer der Impulse für die wirtschaftliche Entwicklung sein. Die Amerikaner hoffen, dass mit der Einführung des Sutton-Moore-Chemiekreislaufs in die Massenproduktion viele neue Arbeitsplätze in der Landwirtschaft entstehen. Unter Berücksichtigung der Nutzung von Bioethanol-Produktionsabfällen als Rohstoff wird auch der Personalbestand der diesen Kraftstoff herstellenden Unternehmen erweitert. Rundherum gibt es Pluspunkte. Das Wichtigste in Los Alamos ist natürlich die Verringerung der Abhängigkeit des Staates von externen Lieferungen von Erdölprodukten. Und natürlich gefällt diese ganze chemisch-technologische Geschichte den Aktivisten von Greenpeace sehr gut, obwohl sie es noch nicht zugegeben haben.
Unter den offensichtlich positiven Aspekten des Aufkommens der neuen Bio-JP-10-Technologie gibt es viele Nachteile. Erstens wird die natürliche Reduzierung der Kosten für den Einsatz taktischer Raketen durch das Pentagon zu einem weiteren Auslöser für die amerikanische Aggression. Zweitens: Sobald Geschäftsleute der Meinung sind, dass der Sutton-Moore-Zyklus wirtschaftlich rentabel ist, wird ein großer Teil der landwirtschaftlichen Fläche mit Mais bepflanzt. Diese industrielle Nutzpflanze kann den Rest teilweise verdrängen: Weizen, Sojabohnen usw. Bei konstanter Nachfrage werden Angebotsbeschränkungen die Kosten der Produkte erhöhen und ihre Verfügbarkeit für die Menschen verringern. Dies ist übrigens bereits in einer Reihe von Ländern zu beobachten, die erneuerbare Energiequellen wie Biosolaröl und Bioethanol aktiv nutzen. Und drittens wird es zur Steigerung des Maisertrags offensichtlich nicht ausreichen, einfach nur die Flächen und das gentechnisch veränderte Saatgut der berühmten "Monsanta" zu erweitern. Die Zeit der Unmäßigkeit mit chemischen Düngemitteln wird kommen, und hier wird der berüchtigte "Greenspace" viele Fragen haben.
