Einleitung
Moderne Verkehrsflugzeuge sind mit hochmodernen Lean‑Burn‑Triebwerken ausgestattet, die den Rußausstoß im Vergleich zu älteren Antrieben um ein Vielfaches reduzieren. Man ging davon aus, dass diese sparsame Technologie nicht nur CO₂, sondern auch die klimawirksamen Kondensstreifen (engl. contrails) verringern würde. Aktuelle Forschungsergebnisse aus dem deutschen DLR widerlegen diese Annahme: Trotz fast fehlender Rußpartikel bilden die Triebwerke nach wie vor enorme Mengen an Eiskristallen, die in großer Höhe haften bleiben und die Erdatmosphäre erwärmen.
Wie entstehen Kondensstreifen?
Wenn heiße Abgase aus dem Triebwerk mit der kalten Umgebungsluft auf höchster Flughöhe – typischerweise 10 km – zusammentreffen, kondensiert der enthaltene Wasserdampf. Unter günstigen thermodynamischen Bedingungen gefriert er zu winzigen Eiskörnern. Diese Kristalle reflektieren die Infrarotstrahlung der Erde zurück und verstärken den Treibhauseffekt. Früher galt Ruß als Hauptkeim für die Kristallisation: Rußpartikel dienen als Nukleationszentren, an denen Wassertröpfchen anhaften und zu Eis werden.
Studie: Messungen an einem Airbus A321neo
Im Rahmen einer Langzeitmesskampagne flog ein Forschungsflugzeug in Abstand von 40 bis 250 m hinter einem Airbus A321neo mit Lean‑Burn‑Motoren. Dabei wurden nicht nur die unmittelbaren Auspuffgase erfasst, sondern auch die nachfolgenden Kondensstreifen analysiert. Unterschiedliche Kraftstoffe kamen zum Einsatz – von herkömmlichem Jet‑A‑1‑Kerosin über nachhaltige HEFA‑SPK‑Mischungen bis hin zu Varianten mit stark reduziertem Schwefelgehalt.
Erste Ergebnisse
Die Daten zeigen, dass die Rußkonzentration in einer Höhe von etwa 10 km um den Faktor 1 000 gegenüber älteren Triebwerken gesunken ist. Gleichzeitig enthält das Kondensstreifen‑Spektrum jedoch immer noch ein Vielfaches an Eiskristallen – in manchen Fällen sogar tausendmal mehr als die gemessenen Rußpartikel. Das verdeutlicht, dass Ruß allein nicht für die Kristallbildung verantwortlich ist.
Flüchtige Partikel als neue Auslöser
Die Untersuchung identifizierte flüchtige Teilchen als Schlüsselakteure. Diese entstehen aus Schwefelverbindungen im Kraftstoff, aus unvollständig verbrannten organischen Verbindungen und sogar aus Schmieröl‑Dämpfen, die im Triebwerkskreislauf in die Abgase gelangen. In einer Umgebung, in der kaum Ruß vorhanden ist, können diese winzigen Partikel als Nucleationskeime fungieren und die Bildung von Eis begünstigen.
Der Einfluss von Schwefel
Bei Kraftstoffen mit reduziertem Schwefelgehalt sank die Anzahl der Kristalle etwa um das Dreifache – ein signifikantes, aber nicht ausreichendes Ergebnis. Selbst bei ultraniedrigen Schwefelwerten blieben organische Dämpfe und Schmieröl‑Rückstände als alternative Keime aktiv.
Folgen für die Klimapolitik
Forscher schätzen, dass die Erwärmung durch Kondensstreifen inzwischen fast die gleiche Größenordnung wie die direkte CO₂‑Emission der Luftfahrt erreicht. Da das globale Flugaufkommen bis 2050 weiter steigen dürfte, wird das Problem drängender. Technische Lösungen, die lediglich den Ruß reduzieren, reichen nicht aus; es bedarf neuer Ansätze, die schwefel- und organische Emissionen minimieren oder die Kristallisation aktiv verhindern.
Ausblick
Die Ergebnisse fordern ein Umdenken in der Entwicklung emissionsarmer Flugzeuge. Neben effizienteren Triebwerken müssen auch Kraftstoffzusammensetzung und Schmierstoffmanagement stärker berücksichtigt werden. Nur ein ganzheitlicher Ansatz kann die doppelte Belastung durch CO₂ und kontrail‑induzierte Erwärmung wirksam eindämmen.
