Alternative Antriebe Grünes Methanol in wasserarmen Regionen aus der Luft gewinnen

Methanol gilt als vielversprechender alternativer Kraftstoff, der vor allem in der Schifffahrt aber auch im Straßenverkehr zum Einsatz kommen kann. Doch grünes Methanol benötigt neben erneuerbarem Strom und Kohlendioxid auch Wasser für die Wasserstofferzeugung und technische Prozesse. Eine Studie des Forschungszentrums Jülich zeigt nun, wie sich erneuerbares Methanol auch in wasserarmen Regionen herstellen lässt.

Der Sommer 2026 in Deutschland war außergewöhnlich heiß und trocken mit Spitzenwerten von über 40 Grad Celsius. Infolgedessen kam es zu gravierendem Wassermangel in Flüssen, wie der Elbe oder dem Rhein, und sinkenden Grundwasserspiegeln. Mancherorts kam es zu Nutzungskonflikten, wenn Bürger, Landwirtschaft und Industrie um die knappe Ressource rangen; einige Kommunen mussten lokale Wassersparmaßnahmen anordnen.

Für die Herstellung wichtiger Rohstoffe wie grünem Wasserstoff und Methanol sind jedoch beträchtliche Mengen Wasser notwendig – ein Zielkonflikt. Wenn die Produktion erneuerbarer Kraftstoffe zukünftig verstärkt in Regionen mit viel Sonne und Wind stattfinden soll, muss man sich also fragen: Woher kommt das benötigte Wasser?

Luft statt Wasser

Die Antwort ist simpel und verblüffend: aus der Luft. Das ergab eine Studie des Forschungszentrums Jülich, die zeigte, wie sich erneuerbares Methanol auch in wasserarmen Regionen herstellen lässt. Das dafür benötigte Kohlendioxid und Prozesswasser können gemeinsam aus der Umgebungsluft gewonnen werden. „Sonnen- und windreiche Regionen bieten beste Voraussetzungen für die Herstellung grüner Kraftstoffe – leiden aber häufig unter Wasserknappheit“, sagt Erstautor Henrik Wenzel von der Jülicher Systemanalyse. Hier setzt das Forschungsprojekt „DryHy“ an, das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert und durch das Institute of Energy Technologies des Forschungszentrums koordiniert wird. Das Projekt untersucht die erneuerbare Herstellung von Methanol in wasserarmen Regionen aus einer ganzheitlichen Perspektive. Die nun veröffentlichte Studie bewertet die dafür entwickelte Prozesskette aus techno-ökonomischer Sicht.

Direkte Luftabscheidung als Basis

Grundlage ist die direkte Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC). Ein Filtermaterial bindet Kohlendioxid und nimmt dabei auch Luftfeuchtigkeit auf. Was bislang eher als störender Nebeneffekt galt, wird im untersuchten Konzept zum Vorteil: Das abgeschiedene Wasser fließt gemeinsam mit dem CO₂ in die Methanol-Produktion. Dafür hat man die gesamte Prozesskette modelliert – einschließlich erneuerbarer Stromerzeugung, Elektrolyse, Energiespeichern, Wärmenutzung und Kühlung ohne zusätzlichen Wasserverbrauch.

Die Analyse umfasst mehr als 20.000 Regionen in 78 Ländern, die im Jahr 2050 voraussichtlich mindestens mittlerem Wasserstress ausgesetzt sein werden. In rund 97 Prozent dieser Regionen enthält die Luft im Jahresverlauf genug Wasser, um den Bedarf der Produktion vollständig zu decken. Selbst an sehr trockenen Standorten wäre die Herstellung grundsätzlich möglich, wenn die Anlage bevorzugt in feuchteren Stunden arbeitet und Wasser zwischenspeichert.

Welche Standorte sind vorteilhaft?

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Wasserknappheit kein grundsätzliches Ausschlusskriterium für grünes Methanol sein muss“, unterstreicht Jann Weinand, Leiter der Abteilung Integrierte Szenarien der Jülicher Systemanalyse. „Für günstige Produktionskosten ist eine ergiebige und möglichst gleichmäßige Versorgung mit erneuerbarem Strom meist wichtiger als eine hohe Luftfeuchtigkeit.“ Besonders vorteilhaft sind Standorte mit einer guten Kombination aus Wind- und Solarenergie.

An günstigen Standorten liegen die für 2050 projizierten Produktionskosten in einer Größenordnung von einigen Hundert Euro pro Tonne; an weniger geeigneten Standorten können sie ein Mehrfaches erreichen. Damit könnte grünes Methanol dort, wo Wind und Sonne besonders ergiebig sind, in die Nähe heutiger Marktpreise rücken. Der aktuelle europäische Vertragspreis liegt bei knapp 1.000 Euro pro Tonne. Dieser Vergleich ist jedoch nur eine Momentaufnahme: Marktpreise schwanken stark, während die Studie zukünftige Produktionskosten modelliert. Sinkende Technologiekosten und steigende CO₂-Preise könnten den Abstand künftig verkleinern.

Welche Folgen gibt es für das lokale Klima?

Im Rahmen des Projekts wird zudem untersucht, wie sich die großtechnische Entnahme von Wasserdampf auf das lokale Klima auswirken könnte. Während das aktuelle Modell sich damit auseinandersetzt, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Anlage beeinflussen, kann so in Zukunft auch eine mögliche Rückwirkung auf Luftfeuchte, Wolken oder Niederschlag bewertet werden. „Dass wir keine lokalen Süßwasservorräte beanspruchen, bedeutet nicht automatisch, dass die Entnahme aus der Atmosphäre in jeder Größenordnung folgenlos bleibt“, erklärt Thomas Schöb, Leiter des Teams Energiesystemtransformation und betont: „Vor dem Bau sehr großer Anlagen sollte diese Frage standortspezifisch untersucht werden.“

Modell zeigt Potenziale und Grenzen

Die Studie ist eine techno-ökonomische Modellrechnung, keine Untersuchung bestehender Fabriken. Regionale Unterschiede bei Finanzierung, Arbeitskosten und Infrastruktur sowie mögliche Materialengpässe sind nicht vollständig berücksichtigt. Auch die angenommene flexible Fahrweise der Hochtemperaturelektrolyse muss sich im industriellen Dauerbetrieb bewähren. „Die Studie zeigt keine fertige Blaupause für jeden Standort“, so Henrik Wenzel. „Sie zeigt aber, unter welchen Rahmenbedingungen das Konzept besonders vielversprechend ist – und welche technischen und ökologischen Fragen als nächstes beantwortet werden müssen.“(se)

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