Der Kampf gegen den Klimawandel könnte dank eines Versehens einen großen Schritt weiter gekommen sein. US-Forscher haben durch Zufall eine Methode entdeckt, mit der sich CO₂ in Ethanol umwandeln lässt, das als Treibstoff genutzt werden kann – kostengünstig und ohne großen Aufwand.
Kohlendioxid gilt als Hauptursache für den Klimawandel. Der vom Menschen verursachte erhöhte Ausstoß des Treibhausgases sorgt nach Meinung vieler Experten für eine rapide Erwärmung der Erdatmosphäre, mit verheerenden Folgen für Mensch und Natur. Wissenschaftler suchen deswegen händeringend nach Wegen, um den CO₂-Haushalt zu regulieren. Eine Idee: die Umwandlung des Gases in Treibstoff. Auf diesem Gebiet haben Mitarbeiter des Oak Ridge National Laboratory im US-Bundesstaat Tennessee nun einen großen Fortschritt erzielt – unverhofft.
Wie Adam Rondinone und seine Kollegen im Fachmagazin ChemistrySelect berichten, stießen sie während eines Versuchsaufbaus zur Umwandlung von Kohlendioxid in Brennstoff auf eine effiziente Methode, aus dem Treibhausgas das als Kraftstoff einsetzbare Ethanol herzustellen. Die Entdeckung erfolgte dabei eher zufällig: Eigentlich hatten die Forscher eine ganze Serie chemischer Reaktionen geplant, stellten dann aber fest, dass sie ihr Ziel schon mit dem ersten Schritt erreicht hatten.
Demnach brachten sie eine Mischung von Kohlenstoff- und Kupferpartikeln auf einer Siliziumoberfläche in Form so genannter Nano-Spikes auf – winzige Spitzen, die nur wenige Atome dick sind und ein hochkonzentriertes Spannungsfeld erzeugen. So entsteht den Forschern zufolge ein höchst effektiver Katalysator, der Kohlendioxid ohne weitere Zwischenschritte in Ethanol umwandelt. Dank der eingesetzten Nanotechnologie soll die chemische Reaktion äußerst präzise ausfallen und Verunreinigungen auf ein Mindestmaß reduzieren. Die Wissenschaftler erreichten in ersten Versuchen einen Ethanolgehalt von bis zu 65 Prozent.
„Indem wir herkömmliche Materialien mit Nanotechnologie kombinierten, fanden wir heraus, wie wir Nebenreaktionen eingrenzen können und am Ende nur das erhalten, was wir eigentlich haben wollen“, sagt Rondinone. Der größte Vorteil der Entdeckung ist die enorme Effizienz des Verfahrens, denn das gewonnene Etahnol kann ohne weitere Verarbeitung als Treibstoff eingesetzt werden. Der Gewinnungsprozess selbst kann bei Zimmertemperatur stattfinden und ist somit schnell und ohne großen Energieaufwand machbar. Die benötigten Ausgangsmaterialien Kohlenstoff und Kupfer sind leicht erhältlich und kostengünstig.
Das macht den Prozess auch als temporären Energiespeicher interessant. Im Überschuss produzierte Elektrizität ließe sich laut den Forschern in Form von Ethanol speichern. Auf diese Weise könnten Stromnetze, die durch erneuerbare Energieproduktionen mit schwankenden Erträgen versorgt werden, in Flautephasen ausgeglichen werden. Die Wissenschaftler wollen das Verfahren nun genauer untersuchen und seine Effizienz weiter steigern. Sollte dies gelingen, stünde einem industriellen Einsatz nichts im Wege.
Nano-Spikes aus Kupfer und Kohlenstoff bilden den für den Gewinnungsprozess nötigen Katalysator
Die Forscher aus Tennessee sind nicht die ersten, denen die Umwandlung von CO₂ in Treibstoff gelungen ist. Im Juni 2016 etwa entwickelten US-Wissenschaftler an der Harvard University ein so genanntes „bionisches Blatt“, das mit der Hilfe von Solarenergie Wasser in Wasser- und Sauerstoff spaltet. Der gewonnene Wasserstoff wird in diesem Verfahren in einem zweiten Schritt unter Zuhilfenahme von Bakterien mit Kohlendioxid zu flüssigem Brennstoff umgewandelt. Im Vergleich zum Verfahren des Forscherteams von Rondinone ist dieser Vorgang allerdings deutlich zeit- und kostenintensiver und weniger effektiv.
Quelle: wired.de
