Mit Graphen gegen Stickoxide: Neuer Photokatalysator im Kampf gegen Schadstoffe

Nanofeine Partikel aus reinem Titan oder Titandioxid zerstören im Verbund mit Licht die gefürchteten Stickoxide. Die Effektivität lässt allerdings zu wünschen übrig. US-Forscher haben jetzt einen Verbundwerkstoff auf der Basis von Titan entwickelt, der 70 Prozent mehr Stickoxide zerstört. Sie haben nanofeine Titanpartikel und Graphen miteinander vermischt und in Wasser eingerührt. Streicht man mit dieser Emulsion Oberflächen, so werden diese zu Stickoxid-Killer. Sie verwandeln das Reizgas in Nitrat, das allerdings ebenfalls berüchtigt ist, weil es immer häufiger in Trinkwasser zu finden ist. Die Mengen, die der neuartige Photokatalysator erzeugt – er wird so genannt, weil er seine prozessbeschleunigende Wirkung nur in Anwesenheit von Licht entfaltet –, sind allerdings so klein, dass sie gesundheitlich unbedenklich sind.

Ein Erfolg des Graphen-Flaggschiffs

Den neuen Fotokatalysator haben Forscher des Graphen-Flaggschiffs entwickelt. Das ist Europas größter internationaler Forschungsverbund, der mit finanziellen Mitteln in Höhe von einer Milliarde Euro ausgestattet ist. Die Entwicklung koordiniert die HeidelbergZement-Gruppe. „Die Fotokatalyse ist eins der wichtigsten Verfahren, Umweltverschmutzungen zu entschärfen, weil sie sich nicht verbrauchen“, sagt Marco Goisis von Italcementi, einer Tochter von HeidelbergZement. Tests fanden mit Rhodamin b statt, einem Farbstoff, der Ähnlichkeit mit Stickoxiden hat.

Graphen wird, wie es bereits die Entdecker Andre Geim und Konstantin Novoselov taten, hergestellt, indem Filme aus Kohlenstoffatomen von einem Graphitblock abgespalten werden. Das ist eine zeitraubende Arbeit, die die Herstellung relativ teuer macht. Deshalb liegt das Augenmerk der Forscher von heute darauf, Graphen billiger herzustellen.

Fassaden und Wege zerstören Stickoxide

Das HeidelbergZement die Forschung koordiniert liegt daran, dass Zementprodukte die natürlichen Unterlagen für den Photokatalysator sind. Man kann damit Geh- und Radwege pflastern sowie Fassaden gestalten. In der Nähe der Oberflächen entstehen das stickoxidfreie Zonen. Möglicherweise lässt sich so eins der drängendsten Probleme von Städten lösen, in denen die Grenzwerte für dieses Reizgas überschritten werden. Die Folge sind Fahrverbote für ältere Dieselfahrzeuge, die besonders viel Stickoxid emittieren. In einigen Städten gibt es diese bereits. Andere versuchen andere Lösungen wie Düsseldorf, das eine von drei vielbefahrenen Spuren in die Stadt für Busse, Radfahrer und Taxis reserviert hat. Die Folge sind endlose Rückstaus bis zur Autobahn, was die Emission von Stickoxiden steigen lässt.

via