Bessere Direktabscheidung von CO2 realisiert

Chemikerin May Nyman will Klimawandel mit neuem Verfahren aufhalten (Foto: oregonstate.edu)

Corvallis (pte010/13.12.2024/12:11) - Forscher der Oregon State University ( https://oregonstate.edu/ ) haben neue Moleküle synthetisiert, die CO2 aus der Luft mit weit höherer Effektivität entfernen als bisherige Methoden. Zudem muss es nicht mehr abgetrennt werden, um weiterverarbeitet oder in tiefen geologischen Formationen endgelagert zu werden. Es bildet sich ein Metallkarbonat, ein Feststoff, der sich direkt endlagern oder in ein steinähnliches Material umwandeln lässt, sodass das CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt bleibt.

Titan schlägt Vanadium

Das Team unter der Leitung von May Nyman und ihrem Doktoranden Karlie Bach hat mit Vanadiumperoxiden begonnen. Dieses Molekül kann CO2 einfangen und als Karbonat binden. Doch Vanadium ist teuer. Deshalb wichen die Chemiker auf Titanperoxide aus, die deutlich weniger kosten, weil Titan ein häufiger vorkommendes Element ist.

Anlagen zur CO2-Entfernung aus der Luft stecken noch in den Kinderschuhen. Technologien zur Reduzierung von CO2 am Punkt des Eintritts in die Atmosphäre, wie in Kraftwerksabgasen, sind den Experten nach zwar ausgereifter, benötigten aber ebenfalls sehr viel Energie zur Freisetzung des gebundenen CO2. "Beide Arten der CO2-Abscheidung werden wahrscheinlich erforderlich sein, wenn die Erde von den Folgen des Klimawandels verschont werden soll", sagen die Wissenschaftler.

Derzeit sind in den USA, Kanada und Europa insgesamt 18 aktive Anlagen zur direkten Abscheidung von CO2 aus der Luft in Betrieb, und es gibt Pläne für weitere 130 weltweit. Zu den Problemen dieser Techniken gehören die hohen Investitions- und Betriebskosten, vor allem, weil die CO2-Konzentration in der Atmosphäre physikalisch gesehen sehr gering ist, was den Wirkungsgrad beeinträchtigt.

System 100 Mal billiger

"Wir haben uns für Titan entschieden, da es 100 Mal billiger als Vanadium ist, häufiger vorkommt, umweltfreundlicher ist und in der Industrie bereits weitverbreitet ist. Außerdem befindet es sich im Periodensystem der Elemente direkt neben Vanadium, sodass wir die Hypothese aufstellten, dass das Verhalten bei der Kohlenstoffbindung ähnlich genug sein könnte, um effektiv zu sein", betonen die Forscher.

Die Chemiker haben mehrere Tetraperoxotitanat-Strukturen hergestellt - ein Titanatom, das mit vier Peroxidgruppen koordiniert ist - die hochreaktiv sind, aber unterschiedliche Fähigkeiten zeigen, CO2 aus der Luft zu entfernen. Kaliumtetraperoxotitanat stellte sich als wirkungsvollstes Molekül heraus, doppelt so effektiv wie Vanadiummoleküle.

(Ende)