Wissenschaftler machen aus CO2 Wertstoffe

Künstlerische Darstellung der Kohlenstofffaserproduktion (Illustration: Zhenhua Xie, Erwei Huang)

Upton/New York (pte004/15.01.2024/06:15) - Forscher des Brookhaven National Laboratory ( https://www.bnl.gov/world/ ) und der Columbia University ( https://www.columbia.edu ) haben ein Verfahren zur Umwandlung von CO2 in Kohlenstoffnanofasern entwickelt. Sie nutzen eine Kombination aus elektrochemischen und thermochemischen Reaktionen, die bei relativ niedrigen Temperaturen und Umgebungsdruck ablaufen. Laut dem in "Nature Catalysis" beschriebenen Prozedere könnte dieser Ansatz CO2 in eine feste Form überführen, sodass es aus der Atmosphäre entfernt wird. Theoretisch könnte so der CO2-Gehalt in der Luft abnehmen und das Klima entlastet werden.

Zement könnte Klima entlasten

Allerdings geht es um gewaltige Mengen. Pro Jahr werden nahezu 40 Mrd. Tonnen CO2 vom Menschen emittiert. Da bei diesem Prozess Wasserstoff als Nebenprodukt entsteht, könnte das Verfahren sogar wirtschaftlich sein. "Man könnte die Fasern beispielsweise mit Zement vermischen", sagt Jingguang Chen von der Columbia University. "Daraus hergestellter Beton würde dadurch fester. Zudem würde das Klimagas für mindestens 50 Jahre aus der Atmosphäre ferngehalten. Bis dahin sollte die Welt vorrangig erneuerbare Energiequellen nutzen, die kein CO2 verursachen."

Die Idee, CO2 einzufangen oder in andere Materialien umzuwandeln, um den Klimawandel zu bekämpfen, ist nicht neu. Doch bei der unterirdischen Lagerung von CO2-Gas können Undichtigkeiten auftreten, sodass das Klimagas doch wieder in die Atmosphäre gelangt, was bisher allerdings noch nicht vorgekommen ist. Man kann daraus auch Chemikalien und Kraftstoffe herstellen, die allerdings sofort verwendet werden, wodurch das CO2 wieder in die Atmosphäre gelangt.

Bisher sind Temperaturen zu hoch

Der gängige Prozess zur Umwandlung von CO2 in festen Kohlenstoff erfordert Temperaturen von 1.000 Grad Celsius und hohen Druck. Das sind Bedingungen, die eine umweltverträgliche Umwandlung nahezu unmöglich machen. "Eine groß angelegte CO2-Minderung ist mit dieser Methode sehr unrealistisch", sagt Chen.

"Wir haben dagegen einen Prozess entwickelt, der bei etwa 400 Grad Celsius abläuft, was eine viel praktischere, industriell erreichbare Temperatur ist", so Chen weiter. Der Trick bestehe darin, die Reaktion in Phasen aufzuteilen und zwei verschiedene Arten von Katalysatoren zu verwenden, Materialien, die chemische Reaktionen massiv beschleunigen. "Durch die Kopplung von Elektrokatalyse und Thermokatalyse erreichen wir Dinge, die mit keinem der beiden Prozesse allein erreicht werden können", unterstreicht er.

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Tandemstrategie eine Tür für die Dekarbonisierung von CO2 in wertvolle feste Kohlenstoffprodukte öffnet und gleichzeitig erneuerbaren Wasserstoff produziert", so Chen. Wenn diese Prozesse durch erneuerbare Energien angetrieben würden, könne die CO2-Konzentration tatsächlich verringert werden.

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