Jeder kennt den Weingeist, den flüchtigen Stoff aus dem Wein. Er wurde, beginnend um das Jahr 700, erstmals in Syrien von den Alchimisten gewonnen, als sie alkoholische Getränke destillierten. Die Alchimisten waren sehr kundige Leute, auch gute Glasbläser. Einer kam auf die Idee, eine Flasche am Hals heiß zu machen und umzubiegen. So entstand die Retorte (lateinisch Re tortus, “zurückgebogenes Gefäß”). Ihr Arbeitsgerät und noch heute das Symbol der Chemie (siehe die Skizze im Beitragsbild oben). Eine spätere Verbesserung der Retorte war ein helmartiger Aufsatz mit einer Ableitung nach unten. Dieser sogenannte „Alembik“ – siehe Abbildung unten –wurde auf den Destillierkolben aufgesetzt. Wenn man in diesen Geräten Wein erhitzte, verflüchtigte sich „Al Khol“, der “Geist”.

Als die letzten Mauren 1492 Spanien verlassen mussten, war ihr Wissen bereits einige Zeit vorher nach Norden über die Pyrenäen gelangt. Die erste Stadt, in der die Destillationskunst heimisch wurde, war Armagnac, das nördlicher gelegene Cognac folgte. Da die alchimistische Kunst zunächst in den Klöstern ausgeübt wurde, waren es irische Mönche, die sie weiter nach Irland und bis nach Schottland trugen. Mangels Wein stellte man dort aus geräuchertem Gerstenmalz eine bierartige Maische her und destillierte daraus das „Lebenswasser“, wie es in Irland genannt wurde.

So viel zum Weingeist, der auch noch heute als Bioethanol eine Rolle spielt – vor allem in Ländern mit großer Landwirtschaft, wie den USA oder Brasilien. Zur Vermeidung von CO2 wird mit Hilfe der anaeroben Gärung Ethylalkohol aus Glukose erzeugt. Witzigerweise ist auch hier das Wunschprodukt nicht das Hauptprodukt: Etwa 50 Prozent der Ausbeute sind Kohlendioxid. Ein weithin unbeachteter Punkt, der immer wieder Erstaunen hervorruft. Methanol in Mengen ist nicht durch Gärung zugänglich. Es entsteht nur in kleinen Anteilen aus holzigen Teilen des Gärsubstrats. Deshalb wurde zu drastischen Mitteln gegriffen, denn schon früh hatte man gelernt, dass es aus Holz gewonnen werden kann: So das Retortenverfahren zur Herstellung von Holzkohle eingeführt.

Das althergebrachte Köhlerverfahren war sehr verlustreich und wurde daher Schritt für Schritt aufgegeben. Ab etwa 1900 erhitzte man das Holz in großen eisernen Retorten und konnte so zusätzlich noch Destillate gewinnen. Neben 20 bis 30 Prozent Kohle entstanden hier 30 bis 40 Prozent Holzessig, 15 Prozent Holzteer und 15 Prozent Holzgas. Der Holzessig enthielt neben Essigsäure, Aceton, Essigsäuremethylester und etwa 3 bis 5 Prozent Holzgeist – das Methanol. Bezogen auf die Biomasse an Holz konnte man etwa 2 Prozent Methanol gewinnen. Der Rest der Ausbeute war das Holzgas, das zum Antrieb der legendären Holzvergaser diente. Da Methanol für die Reaktionen der organischen Chemie unverzichtbar war und sich auch als Lösungsmittel großer Nachfrage erfreute, wurden, vor allem in den USA, große Wälder abgeholzt.

Die moderne chemische Technik verdrängte die Köhler

Deutschland dagegen konnte bald einen moderneren Weg finden: Der Pionier hierbei war Matthias Pier, ein Chemiker der BASF. Durch das Haber-Bosch-Verfahren hatte sich eine ganze Schule von Hochdruckspezialisten in der Firma etabliert. Alwin Mittasch hatte mit der Verwendung von Kohlenmonoxid zur Synthese die Verbindung zur organischen Chemie hergestellt. Hinzu kam sein Wissen über die Katalysatoren. Namen wie Bergius, Fischer, Tropsch und viele andere begannen die Ära der synthetischen Treibstoffe, die dann später in den Leuna-Anlagen hergestellt wurden. Doch Pier startete 1923 das erste Verfahren zur Methanol-Synthese nach der Formen: CO (Kohlenmonoxid) plus 2H2 (Wasserstoff) ergibt  CH3 OH (Methanol). Dieses Verfahren entwickelte sich zu verschiedenen Varianten weiter. Es läuft heute bei 200 bis 300 Grad Celsius bei einem Druck von 150 bis 200 bar ab. Zwar ist die Reaktion exotherm, sie erhält sich aber nicht selbst; es muss also Wärme von außen zugeführt werden.

Die Ausgangsstoffe Wasserstoff und Kohlenmonoxid benötigen bedeutende Energiemengen zu ihrer Herstellung. Historisch – und heute noch vereinzelt in Asien – wird das Gasgemisch Wasserstoff/Kohlenmonoxid aus glühendem Koks und Wasserdampf gewonnen. Die modernen Verfahren arbeiten nach dem sogenannten “Steam Reforming”-Prozess: Als Ausgangsprodukt dient Methan, das zum Energieerhalt des Prozesses teilweise verbrannt wird. Bei 700 bis 900 Grad Celsius wird Wasser in den Reaktor eingeblasen. Das mit entstandene Kohlendioxid wird abgetrennt. Die Ermittlung der Ausbeute und des Energieverbrauchs ist bei diesem Verfahren auf einfache Art und Weise nicht möglich,  man muss daher zu theoretischen Überlegungen greifen. Aus dem sogenannten Boudouard-Gleichgewicht folgt, dass die Bildung von 1 Kilogramm Kohlenmonoxid 1,7 Kilowattstunden (kWh) Energie erfordert. Dieser Betrag wird mit dem Faktor 28/32, also 0,88, in die Energiebilanz des Methanols übertragen: 1,7 kWh x 0,88 = 1,5 kWh.

Energetischer Rohrkrepierer

Gemäß seiner stöchiometrischen Formel enthält 1 Kilogramm Methanol 0,125 Kilogramm Wasserstoff. Dieser Wasserstoff muss – Verluste eingeschlossen – aus der sehr energiereichen Bindung mit Sauerstoff befreit werden, um ihn für die Herstellung von Methanol verfügbar zu machen. Da für 1 Kilogramm Wasserstoff 33,3 kWh Energie benötigt werden, benötigt man für 0,125 Kilogramm also 4,2 kWh. Rechnet man die benötigten Energien für den gesamten Herstellungsprozess auf ein Kilogramm erzeugtes Methanol um, so ergibt sich folgende Aufstellung (Werte auf ein Kilogramm normiert):

• Energieaufwand zur Erzeugung des Kohlenmonoxids: 1,5 kWh
• Energieaufwand zur Erzeugung des Wasserstoffs: 4,2kWh
• Energieaufwand Prozessenergie Dampfreformer: 0,5 kWh
• Prozessenergie für den Methanol Prozess proper: 0,5 kWh
• Energie für Kompressoren und Pumpen: 0,5 kWh

Das Total aller Prozessenergien für Industrie-Methanol beträgt also  7,2 kWh je Kilogramm konventionelles Methanol. Diese Berechnung ist nicht exzessiv, sondern zurückhaltend und schließt keine Verluste ein. Die Werte zur Erzeugung der Ausgangsprodukte sind belegt. Die beiden Werte für die Heizenergie sind konservativ geschätzt. Der Energiebedarf für Pumpen und Kompressoren ist bekannt und in die Kalkulation einbezogen.

Verzweifeln an der menschlichen Vernunft

Die vorstehende Berechnung sollte zur hinreichend zuverlässigen Beurteilung der Methanol-Herstellung also ausreichen (reale Praxiswerte behalten die Hersteller naturgemäß für sich). Da die Prozesse teilweise bei 800 bis 900 Grad Celsius ablaufen, ist leicht einzusehen, dass hier erhebliche Energien verbraucht werden müssen. Man kann mit spitzem Stift an diesem Wert herumrechnen, es wird aber nicht gelingen, wesentlich tiefer zu gelangen. Letztlich führt kein Weg an der Erkenntnis vorbei, dass der Heizwert deutlich unter der verbrauchten Prozessenergie liegt. Anders gesagt: Es ist energetisch gesehen nicht sinnvoll, mit erheblichem Aufwand erzeugte Chemikalien wie Methanol und darauf aufbauende Fischer-Tropsch-Folgeprodukte zu verbrennen. Industriell hergestelltes Methanol ist kein Energieträger.

Man muss bedenken, dass Dr. Pier auch garantiert niemals daran gedacht hätte, sein Methanol zu verbrennen; vielmehr hätte er wohl jeden für verrückt erklärt, der das mühsam synthetisierte Produkt dafür missbrauchen wollte. Die Professoren Haber und Bosch wären wahrscheinlich sogar ob der Idee, Ammoniak auf einem extrem defizitären Weg zur Wärmeerzeugung zu missbrauchen, an der menschlichen Vernunft verzweifelt. Man denke hierbei an das Verheizen von Ikea-Regalen. Damals heizte man mit Kohle und begann gerade erst, es auch mit Öl zu tun. Chemikalien waren dafür viel zu kostbar. Ein Sakrileg.

Vom Methanol zum “grünen Methanol”

Es liegt auf der Hand, dass der beschriebene Herstellungsprozess im Wesentlichen auch für E-Methanol zu gelten hat. Es gibt kein grünes Wunder. Zusätzlich muss ein Mindestbetrag von 1 kWh pro Kilogramm für die Bereitstellung des Kohlendioxids angesetzt werden. Dieses muss mit Hilfe der inversen Wassergas-Shift-Reaktion bei 850 Grad Celsius in Kohlenmonoxid überführt werden, was weitere 3,0 kWh erfordert, da der Prozess sehr endotherm ist Dazu kommt ein Betrag von 6,4 kWh anstelle von 4,2 kWh pro Kilogramm für die Erzeugung des solaren Wasserstoffs, der Energie für den Methanol-Prozess und Energie für die Kompressoren. In der Summe all dieser Positionen folgt daraus eine
Prozessenergie von 11,4 kWh für 1 Kilogramm E-Methanol. Anders gesagt: Man muss die Energie von über 2 Kilogramm Methanol verbrauchen, um ein Kilogramm davon in die Hand zu bekommen. Das ist nicht eben ermutigend. Damit wird auch klar, dass die Tankerflotten nicht über die Ozeane fahren werden und die grüne Methanol-Wirtschaft sicher nicht kommen wird – jedenfalls nicht zur Energiegewinnung. Die nie gebauten Methanol-Tanker aus grünem Stahl werden auf einem fiktiven Schiffsfriedhof neben den nie gebauten Wasserstoff-Tankern leise vor sich hin rosten.

Wenn man abschließend die Frage stellt, wer die grüne Wasserstofffabrik in Brunsbüttel mit Prozessenergie beliefern soll, wird klar, dass keine einzige grüne Energieanlage autark arbeiten kann – weder in Brunsbüttel noch in der namibischen Lüderitzbucht; eine Erkenntnis, der sich auch Frau Professor Dr. Claudia Kemfert nur schwer entziehen kann. Apropos, wo ist die eigentlich abgeblieben? Jetzt, wo solides Fachwissen gefragt wäre, glänzt sie durch permanente und vollständige Abwesenheit von der öffentlichen Bühne…

Generelles Fazit zum Thema E-Fuels

Da man sich die E-Fuels als eine aufsteigende Reihe von Kohlenwasserstoffen denken kann und Methanol der Ausgangspunkt dieser Reihe ist, signalisiert das völlige Versagen der Methanol-Hypothese einen Totalschaden für die Idee an sich. Da zur weiteren Entwicklung der Reihe konsekutive Reaktionen, aufbauend auf Methanol, nötig sind, ist eine Verbesserung hier nicht möglich; im Gegenteil. Alle Arbeiten zu diesem Thema vergrößern das Energie-Defizit nur. Es sind Planspiele wider die Vernunft.

Trotzdem wird man selbstverständlich weitermachen: Es werden weitere Kleinanlagen entstehen, die CO2 von einem Kraftwerk beziehen und grünen Wasserstoff von nirgendwo. Diese Anlagen werden ein tadelloses Fischer-Tropsch-Benzin liefern, scheinbar CO2-neutral und nur auf “grünem Wasserstoff” aufgebaut. Auf der IAA wird ein Porsche ausgestellt werden, der auf 100 Kilometer weniger als 1 Gramm nicht klimakonformes CO2 emittiert angetrieben von Benzin, das mit Windkraft in Patagonien erzeugt wurde. All das ist sofort als purer Unfug zu erkennen und stellt nicht nur eine Täuschung, sondern eine gigantische Verschwendung von Ressourcen dar, die anderswo „entwendet“ werden, um diese Fiktion aufrechtzuerhalten.

Leuna-Benzin war nur eine Notlösung

In einem Land, in dem es Kohle und Erdöl gibt, käme niemand auf die Idee, aus Kohle Benzin zu machen. Treibstoffe aus Erdöl sind einfacher und effizienter in der Herstellung. Leuna entstand, weil man aus militärischen Gründen autark sein wollte, aber kein eigenes Erdöl besaß. Aus dem gleichen Grund kaufte Südafrika die Bergius- und Fischer-Tropsch-Patente von Deutschland und baute schon in den 1930er Jahren mit SASOL eine bedeutende Treibstoffindustrie auf, die auf der einheimischen Kohle beruhte. Synthese-Benzin erfordert immer deutlich mehr Prozessenergie als normales Benzin. Diese Lücke wird durch einen Mehrverbrauch an Kohle geschlossen, was – neben höheren Kosten – aber auch einen höheren Ausstoß an Kohlendioxid bedingt. Der fällt dann aber an anderer Stelle an und wird verheimlicht. Ähnlich dem CO2, das die Wasserstoff-Züge an anderer Stelle verursachen.

Willkommen auf dem Mount Everest (auf Tibetisch Chomolungma, “die Göttin Mutter der Welt”) der E-Fuel-Träumer! Denn die Vordenker dieser Illusionen sind mittlerweile auf dem höchsten Gipfel angekommen. Sie wollen 5 oder 10 Milliarden Tonnen CO2 jährlich aus der Luft „filtrieren“, daraus E-Methanol machen und den CO2-Gehalt der Luft wieder das biblische Niveau zurückführen. So brillant diese Phantasmen auch sind – es würden banalerweise Kupfer und Eisen knapp, würde man all diese kühnen Ideen realisieren wollen. So bleibt am Ende die Erkenntnis: Nach dem “grünen Wasserstoff” und dem “grünen Ammoniak” kann man auch das “grüne Methanol” getrost zu Grabe tragen.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf Anderweltonline.