Klimaschutz: Forscher wandeln CO2 in Kohlenstoff um

Wenn es um Klimaschutz geht, klafft eine große Lücke zwischen theoretischen Erkenntnissen und praktischen Maßnahmen. Um den zögerlichen Bemühungen unter die Arme zu greifen, plädieren immer mehr Forscher dafür, das Treibstoffgas Kohlendioxid aktiv aus der Luft zu ziehen. Ein Team der University of New South Wales in Sydney hat eine Methode entwickelt, mit der das CO2 als Feststoff gespeichert werden kann.

Foto: By N p holmes (Own work) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

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Von CO2 zu Kohlenstoff

Die Technologie, mit der CO2 aus der Luft gezogen und dort gespeichert wird, wo es dem Klima nicht schaden kann, wird als CCS-Technologie bezeichnet. Diese ist jedoch umstritten. Eines der Bedenken gegen die Technologie ist, dass CO2 wieder an die Oberfläche treten könnte. Indem man das CO2 in festes Material verwandelt, könnte diese Problematik umgangen werden.

Bei Pilotversuchen in Island konnte gezeigt werden, dass in porösem Basaltgestein gelagertes CO2 unter bestimmten Bedingungen zu festem Carbonat werden kann. Alternativ wäre es möglich, das Gas mittels Elektrokatalysatoren zu reduzieren. „ Weil CO2 ein erstaunlich stabiles Molekül ist, hat eine derartige Umwandlung des Gases in einen Feststoff bisher allerdings nur bei extrem hohen Temperaturen geklappt. Das ist energieintensiv und unwirtschaftlich„, so Tom Daeneke von der University of New South Wales.

Der Forscher und sei Team rund um die Erstautorin Dorna Esrafilzadeh haben daher nach einer Möglichkeit gesucht, die Umwandlung von CO2 zu optimieren. Dafür entwickelten sie einen Flüssigmetallkatalysator mit speziellen Eigenschaften. Der Katalysator der Forscher basiert auf Gallium-Legierungen, in die Nanopartikel des Seltenerdmetalls Cerium integriert sind. Durch die Nanopartikel scheint der Katalyse-Prozess verbessert zu werden.

Um die Reaktion in Gang zu setzen, wird das CO2 in einer Elektrolytflüssigkeit gelöst, in der geringe Mengen des Flüssigmetalls enthalten sind. Mit Hilfe elektrischen Stroms wird das CO2 dann nach und nach in festes, kohlenstoffhaltiges Material umgewandelt.

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Effizienter Prozess bei Raumtemperatur

Im Gegensatz zu vergleichbaren Prozessen läuft die Umwandlung bei Raumtemperatur und mit geringen Spannungen ab. Der Feststoff lagert sich dabei nicht an der Oberfläche des Katalysators ab, wodurch die Aktivität der Reaktion über längere Zeit gleich bleibt. „ Mithilfe von Flüssigmetallen als Katalysator haben wir gezeigt, dass es möglich ist, das Gas in einem effizienten Prozess in Kohlenstoff zu verwandeln. Zwar ist noch weitere Forschung nötig. Doch dies ist ein wichtiger erster Schritt hin zur Speicherung von CO2 in Form von solidem Carbon„, so Daeneke.

Neben den Vorteilen für das Klima kann der produzierte Feststoff auch für technische Anwendungen weiter verwendet werden. „ Ein nützlicher Nebeneffekt ist, dass der Kohlenstoff als Superkondensator fungieren kann„, erklärt Esrafilzadeh. Der entstehende Kohlenstoff könne in Hochleistungsbatterien zum Einsatz kommen und so die Wende zur Elektromobilität unterstützen. Wenn höhere Spannungen eingesetzt werden, entsteht zusätzlich Kohlenmonoxid, das beispielsweise bei der Produktion von Chemikalien oder synthetischen Treibstoffen eingesetzt werden kann.

via RMIT University