Forschende untersuchen umweltfreundlichere Kondensstreifen

Die Bildung von Kondensstreifen ist ein komplexer Prozess, bei dem sich heiße Abgase mit kalter Luft vermischen. Je nach atmosphärischen Bedingungen können Kondensstreifen-Eispartikel nur kurz oder mehrere Stunden oder länger bestehen bleiben. Bevor sie sich auflösen, speichern sie Wärme, die sonst in den Weltraum abgegeben würde, und tragen so zum Klimawandel bei. Eine Studie, die den Beitrag des Flugverkehrs zum Klimawandel zwischen 2000 und 2018 untersuchte, kam zu dem Schluss, dass Kondensstreifen 57 Prozent der Erwärmungswirkung der Branche ausmachen, deutlich mehr als die CO2-Emissionen aus der Verbrennung von Treibstoff. Forschende der University at Albany haben eine Methode untersucht, wie Kondensstreifen umweltfreundlicher werden können.

Symbolbild: pixabay.com/Surprising_Media

Fangqun Yu, leitender Wissenschaftler am Atmospheric Sciences Research Center der University at Albany, hat ein fortschrittliches Modell zur Simulation der Kondensstreifenbildung entwickelt und mehrere wissenschaftliche Arbeiten über die Entstehung und Eigenschaften von Kondensstreifen-Eispartikeln veröffentlicht.

In einer neuen Studie, die diese Woche in der Fachzeitschrift ACS ES&T Air veröffentlicht wurde, schlägt Yu vor, dass die Zugabe einer winzigen Menge eiskeimbildender Partikel in die Abgase von Flugzeugtriebwerken Kondensstreifen weitaus weniger schädlich machen könnte, indem ihre Lebensdauer verkürzt wird.

Die Methode trägt dazu bei, dass weniger, aber größere Eiskristalle im Kondensstreifen entstehen, wodurch dieser schneller verblasst und weniger Wärme speichert.

„Eiskeimbildende Partikel sind winzige Flecken, die als Keime für die Bildung von Eiskristallen dienen“, erklärte Yu. „Da sie auch bei wärmeren Temperaturen die Eisbildung auslösen können, nehmen sie den Wasserdampf in den Flugzeugabgasen früher auf und bilden Kristalle, die groß genug sind, um durch die Schwerkraft aus der Atmosphäre gezogen zu werden. Das bedeutet kürzerlebige Kondensstreifen, wodurch ihr Erwärmungseffekt letztlich auf ein sehr geringes Maß reduziert wird.“

Eindämmung von Kondensstreifen am Himmel

Yus Technik sieht vor, dem Flugzeugabgas während des Fluges eisbildende Stoffe wie Silberiodid, Bismuttriiodid oder andere geeignete Materialien beizumischen, die effizient gefrieren und geringe Auswirkungen auf die Umwelt haben.

Um die Methode unter realen Bedingungen zu testen, verwendeten Yu und sein Forschungsteam das Aerosol- und Kondensstreifen-Mikrophysik-Modell, ein Simulationswerkzeug, das verfolgt, was in den Sekunden nach dem Verlassen des Triebwerks im Abgasstrahl eines Flugzeugs geschieht.

Die Ergebnisse ihrer Methode zeigten eine bis zu 50-fache Verringerung der Anzahl der gebildeten Kondensstreifen-Eiskristalle.

„Die benötigte Menge an eisbildendem Material ist sehr gering, vergleichbar mit oder sogar geringer als der typische Verbrauch von Schmieröl in Flugzeugen“, sagte Yu. „Da die Anwendung außerdem in großer Höhe während des Fluges und in winzigen Mengen erfolgen würde, zeigen unsere ersten Modellrechnungen, dass die Menge des Materials, die den Boden erreicht, vernachlässigbar wäre. Dennoch müssen wir weiter untersuchen, wie diese zusätzlichen Partikel natürliche Eiskeimbildende Partikel, Wolkenbildung und Niederschlag beeinflussen könnten.“

Nachhaltigere Luftfahrt

Yu untersucht seit mehr als zwei Jahrzehnten die Mikrophysik von Partikeln in der Atmosphäre (einschließlich der Bildung von Kondensstreifen) und deren Auswirkungen auf die Umwelt.

Anfang dieses Jahres erhielt er von der Simons Foundation, einer privaten Organisation, die Forschung in den Bereichen Naturwissenschaften und Mathematik fördert, 1,5 Millionen Dollar, unter anderem für die Erforschung seiner Technik zur Reduzierung von Kondensstreifen.

Zwar sind noch weitere Forschungen und Tests erforderlich, bevor Yus Technik in Flugzeugen getestet werden kann, doch er hält die ersten Ergebnisse für vielversprechend.

„Wir hoffen, unsere vorgeschlagene Methode in Zukunft durch kontrollierte Laborexperimente und Feldmessungen zu testen und zu verfeinern“, so Yu. „Außerdem werden wir weitere Simulationen durchführen, um ihre Wirksamkeit und potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt genauer zu bewerten.“

Neben dieser Arbeit arbeitet Yu derzeit auch mit einem Team von GE Research zusammen, um die Auswirkungen sauberer Flugkraftstoffe und neuer Triebwerkstechnologien auf die Kondensstreifenbildung besser zu verstehen.

Quelle (Englisch): https://www.albany.edu/news-center/news/2025-ualbany-atmospheric-scientist-proposes-innovative-method-reduce-aviations