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Mit Hilfe dieser Methoden wird aus CO2 günstige Energie

Michael Förtsch 04.09.2017

Das Treibhausgas Kohlendioxid könnte bald zum Treibstoff und Energiespender werden. Wissenschaftler arbeiten bereits seit Jahren an Methoden, um CO2 in andere Stoffe umzuwandeln. Die waren bisher aufwändig und teuer. Aber das ändert sich.

Auch wenn Skeptiker es leugnen: Kohlendioxid ist eine der Hauptursachen des Klimawandels. Daher arbeiten Erfinder und Ingenieure an Methoden, um das Treibhausgas aus der Luft zu bekommen. Darunter sind künstliche Bäume und riesige Filteranlagen. Die Möglichkeiten, das CO2 dann weiterzuverarbeiten, sind bislang jedoch eher begrenzt. Es kann als Dünger verwendet oder tief in unterirdische Kavernen gespeichert werden.

Forscher hoffen, das Kohlendioxid bald in Masse umzuwandeln und als Treibstoff nutzbar machen zu können. Funktionale Methoden existieren bereits. Jedoch braucht es dafür seltene Erden, die als Katalysator dienen, um die Aufspaltung der Moleküle zu ermöglichen oder hohe Temperaturen, um die Prozesse in Gang zu setzen. Das machte sie bislang unrentabel. Neue Methoden könnten das ändern.

Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Linz will eine recht günstige Methode entwickelt haben, um Kohlendioxid umzuwandeln. Denn statt seltener und teurer Metalle haben die Wissenschaftler eine Möglichkeit entdeckt, synthetische Polymere anzuwenden. Die sind dem Hautpigment Melanin nachempfunden und werden durch einen chemischen Prozess leitfähig gemacht. Dadurch ist es möglich, das CO2 in Kohlenmonoxid und Methansäure aufzuspalten. Letzteres kann in einem weiteren Prozess in Wasserstoff umgewandelt oder direkt als Treibstoff für Ameisensäure-Brennstoffzellen genutzt werden. Die taugen unter anderem als Energielieferanten für Smartphones, MP3-Player, Laptops und Kameras.

Ganz ähnliches wie die Österreicher haben auch Harvard- und Berkley-Forscher erreicht. Allerdings mit einer gänzlich anderen Methode. Sie haben Bakterien mit Metallen wie Kadmium versetzt. Dadurch wurden diese angeregt, mikroskopische Halbleiter-artige Kristalle auf ihrer Oberfläche auszubilden, die eigentlich als Schutzmechanismus gedacht sind. Wie die Wissenschaftler entdeckten, eignen sich diese Metallstrukturen aber auch als Mittel für eine künstliche Photosynthese.

Wenn die Cyborg-Bakterien Wasser und Licht ausgesetzt sind, beginnen sie nämlich, Kohlendioxid aus der Umgebung zu ziehen und daraus Essigsäure zu produzieren – die als Basis für Treib- und Kunststoffe weiterverarbeitet werden kann. Der grundlegende Prozess sei vollkommen simpel. Wobei die Forscher derzeit prüfen, wie sich die Bakterien noch effizienter gestalten und einsetzen lassen.

 

Das US-Unternehmen Dioxide Materials tüftelt hingegen bereits seit mehreren Jahren an einer Methode, um Kohlendioxid schnell in Kohlenmonoxid zu wandeln. Das ließe sich mit Wasser in das Motoren-taugliche Ethanol oder in Methansäure überführen. Dafür setzen die Amerikaner auf ein vergleichsweise komplexes System aus Silber- und Iridiumoxid-Katalysatoren, ein eigens entwickeltes Elektrolyt und eine dünne Plastikmembran, durch das das CO2 hindurchgepumpt wird.

Wie die Wissenschaftler jetzt auf einer Konferenz der American Chemical Society mitgeteilt haben, hätten sie ihren Aufbau bereits sechs Monate durchgängig betreiben können. Damit sei der Prozess zuverlässig genug, um bald im industriellen Maßstab zu funktionieren.

 

Eher zufällig waren im vergangenen Jahr Forscher des Oak Ridge National Laboratory auf eine Methode gestoßen, um CO2 direkt in einen nutzbaren Treibstoff umzuwandeln. Sie hatten aus Kohlenstoff- und Kupferpartikeln nur wenige Atome breite Nano-Spikes erzeugt, die auf einer Siliziumplatte in einem Wasserbad drapiert wurden. Diese sollten als hocheffektiver Katalysator in einer ganzen Kette von Prozessen dienen.

Allerdings spaltete sich das CO2 bereits im ersten Versuchsschritt auf und setzte sich als Ethanol wieder zusammen, das direkt weiterverwendet werden könnte. Diese Methode sei vor allem nutzbar, um überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien zu speichern. Nämlich indem der ungenutzte Strom verwendet wird, um in großer Masse Ethanol aus CO2 zu erzeugen, das dann bei einer Flaute verfeuert wird. Wobei das entstehende CO2 eingefangen und für eine erneute Umwandlung gelagert würde.