Umwelttechnik 16. Jan 2024 Von Stefan Asche Lesezeit: ca. 2 Minuten

Wie aus CO2 Wertstoffe werden

US-Forschenden ist es gelungen, das Klimagas bei vergleichsweise geringem Energiebedarf in Kohlenstoffnanofasern umzuwandeln. Nebenprodukt: Wasserstoff.

In zwei Stufen werden aus dem Klimagas CO2 Kohlenstoffnanofasern.
Foto: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory

Forschende des Brookhaven National Laboratory und der Columbia University (beide in New York) haben ein Verfahren zur Umwandlung von CO2 aus der Atmosphäre in Kohlenstoffnanofasern entwickelt. Sie nutzen eine Kombination aus elektrochemischen und thermochemischen Reaktionen, die bei relativ niedrigen Temperaturen und geringem Umgebungsdruck ablaufen. Theoretisch könnte so der CO2-Gehalt in der Luft abnehmen und das Klima entlastet werden.

Zement dient als Langfristspeicher

Allerdings geht es um gewaltige Mengen. Pro Jahr werden – verursacht von Menschen – nahezu 40 Mrd. t CO2 emittiert. Aber: Da bei diesem Verfahren Wasserstoff als Nebenprodukt entsteht, könnte es sogar wirtschaftlich sein.

Die von den Forschenden entwickelten Fasern könnten mit Zement vermischt werden. „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“, sagt Jingguang Chen von der Columbia University.

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Die Idee, CO2 einzufangen, zu lagern oder in andere Materialien umzuwandeln, um den Klimawandel zu bekämpfen, ist nicht neu. Bei der unterirdischen Lagerung von CO2 können zum Beispiel 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. Bei deren Verwendung bzw. Verbrauch könnte dann das CO2 allerdings wieder freigesetzt werden.

Bisher verlangte die Umwandlung sehr viel Energie

Der gängige Prozess zur Umwandlung von CO2 in festen Kohlenstoff erfordert Temperaturen von 1000 °C 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 °C 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 also, 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.

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„Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Tandemstrategie eine Tür für die Umwandlung 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 in der Atmosphäre tatsächlich verringert werden.

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