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Kohlendioxid Vom Klimakiller zum Rohstoff

Kohlendioxid ist wegen seiner klimaschädlichen Wirkung in Verruf geraten. Doch das Treibhausgas könnte zum Ausgangsstoff vieler nützlicher Chemikalien werden.

© F.A.Z. Vergrößern

Wenn in zwei Wochen die Klimakonferenz in Kopenhagen beginnt, wird es wieder im Mittelpunkt stehen: das Gas Kohlendioxid. Durch menschliche Aktivitäten gelangen jährlich fast dreißig Milliarden Tonnen (Gigatonnen) des Treibhausgases in die Atmosphäre und tragen so zum Klimawandel bei. Diese Emissionen müssen drastisch vermindert werden, will man den weiteren Anstieg des Kohlendioxid-Gehalts in der Atmosphäre drosseln. Geplant ist unter anderem, Kohlendioxid einzufangen und in unterirdischen Lagerstätten zu speichern.

Doch das als Klimakiller gebrandmarkte Gas lässt sich auch auf andere Weise der Atmosphäre entziehen. Chemiker untersuchen schon seit langem, wie sich Kohlendioxid nutzen lässt, um daraus wertvolle Substanzen zu erzeugen. Mit hundert Millionen Euro will das Bundesforschungsministerium nun diese Forschungsaktivitäten fördern. Unter dem Motto "Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz" soll in den kommenden fünf Jahren die stoffliche Nutzung von Kohlendioxid vorangetrieben werden.

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Von Brennstoffzellen bis zu Medikamenten

Schon heute wird Kohlendioxid in chemischen Syntheseanlagen in eine Reihe Produkte verwandelt. Fünfzig Millionen Tonnen (Megatonnen) des Gases jährlich nutzt man zur Synthese von Harnstoff, der wiederum als Düngemittel gebraucht oder zu Kunstharzen weiterverarbeitet wird. Durch die Hydrierung von Kohlendioxid unter hohem Druck lässt sich Methanol herstellen - ein wichtiger Ausgangsstoff für viele Reaktionen und ein Kraftstoff, unter anderem für Brennstoffzellen. Bei der Copolymerisation von Kohlendioxid mit Epoxiden erhält man zyklische Carbonate wie Ethylen- oder Propylencarbonat. Diese werden für weitere Synthesen verwendet, aber auch als Lösungsmittel für Beschichtungen und Elektrolyte in Lithiumionenbatterien genutzt.

Und schließlich entsteht bei der Reaktion zwischen Kohlendioxid und Phenol Salicylsäure, der Grundbaustein für Aspirin und andere Schmerzmittel. Insgesamt sind es zwar nur rund 120 Megatonnen an Kohlendioxid, die jährlich chemisch gebunden werden und nicht in die Atmosphäre gelangen. Aber im Gegensatz zu anderen Maßnahmen zur Senkung der Treibhausgaskonzentration entstehen dabei wertvolle Produkte.

Ein träges Molekül

Grundsätzlich besteht bei dem Vorhaben, Kohlendioxid chemisch zu verwandeln, eine große Schwierigkeit: Das Molekül ist äußerst energiearm und damit recht reaktionsträge. Daher muss man ihm auf die Sprünge helfen, beispielsweise mit zugeführter Energie oder durch entsprechende Katalysatoren. Kürzlich berichteten Forscher vom Institute of Bioengineering and Nanotechnology in Singapur über eine neuartige Methanolsynthese, die unter milden Bedingungen recht effizient abläuft ("Angewandte Chemie", Bd. 121, S. 6770).

Als Katalysator verwendeten die Wissenschaftler ein sogenanntes heterozyklisches Carben. Dieses Molekül besitzt ein freies Elektronenpaar, welches an das Kohlendioxid-Molekül andockt und es auf diese Weise aktiviert. Als Wasserstoffquelle dient Hydrosilan. Da diese Substanz vergleichsweise teuer ist, suchen die Forscher nach günstigerem Ersatz.

Katalysatoren im Versuch

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Veröffentlicht: 28.11.2009, 15:37 Uhr