Bei den meisten Methoden zur Bekämpfung des Klimawandels geht es darum, die Treibhausgasemissionen zu senken: sauberere Kraftwerke zu erfinden, umweltfreundlichere Autos zu entwickeln. Dann gibt es das Camp der Forscher, die sich darauf konzentrieren, Gase aus der Atmosphäre zu ziehen, sobald sie bereits freigesetzt wurden.
Die sogenannte „Kohlendioxid-Abscheidung“ wurde kontrovers diskutiert und oft als unpraktisch oder unangemessen abgetan. Da sich die globalen Anstrengungen zur Emissionsminderung als schwierig und manchmal enttäuschend erwiesen haben, scheint der Ansatz zunehmend verlockend.
Eine neue Erfindung von Wissenschaftlern der University of California in Berkeley bietet eine neue Sicht auf die Kohlenstoffabscheidung. Die Forscher haben ein Nanomaterial geschaffen, das Kohlendioxid zerstört, indem es in Sauerstoff und Kohlenmonoxid gespalten wird.
Wissenschaftler haben lange versucht, Kohlendioxid durch Spaltung seines Moleküls loszuwerden. Diese Aufteilungsversuche können energieintensiv sein, was dem Umweltzweck zuwiderläuft. Deshalb haben Forscher verschiedene Katalysatoren eingesetzt, um die Reaktion zu beschleunigen und die zum Aufspalten der Moleküle erforderliche Elektrizitätsmenge zu reduzieren. Viele Wissenschaftler haben sich auf Porphyrine, ringförmige organische Moleküle, konzentriert, um diese Reaktionen zu ermöglichen. Obwohl Porphyrine in ihren Zentren verschiedene Atome aufweisen können, werden für diesen Zweck Kobaltporphyrine verwendet, die besonders katalytisch aktiv sind. Wenn diese Porphyrine zu einer Lösung mit zwei Elektroden, einem Elektrolyten und etwas gelöstem Kohlendioxid, gegeben werden, werden die Porphyrine vom Elektrolyten angezogen. Dadurch wandern die Elektronen zum Kohlendioxid und spalten es in Kohlenmonoxid und Sauerstoff auf. Dieser Ansatz war jedoch nicht perfekt. Die Porphyrine verklumpen und verlieren mit der Zeit an Wirksamkeit, und die Lösungen, die zur Durchführung des Prozesses verwendet werden, sind selbst umweltbedenklich.
Die Berkeley-Forscher scheinen einen neuen Weg gefunden zu haben, um damit umzugehen, indem sie ein poröses Nanomaterial schaffen, das Porphyrine zu einer netzartigen Substanz verbindet. Dies wird als kovalentes organisches Gerüst (COF) bezeichnet. Das Kohlendioxid sickert durch den COF und spaltet sich mit sehr geringer Energiezufuhr in Kohlenmonoxid und Sauerstoff auf. Es arbeitet etwa 60-mal effizienter als die Spaltung des Kohlendioxids mit frei schwebenden Porphyrinen. Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science berichtet .
Ein vergrößertes Bild des COF (Science) Was kann man also mit dem dabei entstehenden Sauerstoff und Kohlenmonoxid tun?
„Kohlenmonoxid ist wichtig, weil es zu den Rohstoffen der chemischen Industrie gehört, die Kraftstoffe auf Kohlenmonoxidbasis herstellen“, sagt Christian Diercks, einer der führenden Forscher der Studie. "Die Idee ist im Grunde, Kohlendioxid, das ein Abfall ist, zu verwenden und es in Kraftstoff umzuwandeln."
In Zukunft könnten Fabriken Folien aus diesen Nanomaterialien in Bereichen verwenden, in denen Kohlendioxid erzeugt wird, z. B. in Schornsteinen, und diese direkt in Kohlenmonoxid für Kraftstoff umwandeln. Dies ist jedoch ein langer Weg.
"Wenn man wirklich eine Kohlendioxidreduzierung in großem Maßstab erreichen will, braucht man meiner Meinung nach immer staatliche Anreize", sagt Diercks, "weil die Industrie immer lange braucht, um solche neuen Ideen aufzugreifen."
Bisher hat das Labor das Material nur in winzigen Mengen hergestellt, jeweils 30 Milligramm. Die Produktion dauert mehrere Tage, daher muss der Prozess effizienter werden, um auf industrieller Ebene implementiert zu werden. Der nächste Schritt der Forscher besteht darin, nach Wegen zu suchen, um Kohlenmonoxid effizienter in Kraftstoff umzuwandeln.
