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Kohlendioxid als Rohstoff : Der dritte Weg im Kampf gegen den Klimakiller

Kohlendioxid lässt sich mit Sonnenlicht und Elektrochemie wiederverwerten und zu Chemikalien und Treibstoffen verarbeiten. Bild: dpa

Ohne fossile Brennstoffe wird die weltweite Energieversorgung vorerst nicht funktionieren. Dabei entsteht klimaschädliches Kohlendioxid. Lässt sich das Treibhausgas sinnvoll nutzen?

          Ungeachtet der Bestrebungen in Deutschland, das bestehende Energiesystem umzubauen, werden die fossilen Brennstoffe bis auf weiteres wohl die Hauptrolle bei der weltweiten Energieversorgung spielen. Damit wird unweigerlich auch der Ausstoß an klimaschädlichem Kohlendioxid (CO2) weiter ansteigen. Gefragt sind daher wirkungsvolle Maßnahmen, um den Ausstoß des Treibhausgases zu drosseln beziehungsweise dessen Konzentration in der Atmosphäre zu verringern.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Neben der Energieeinsparung kommt die Abtrennung von Kohlendioxid aus Abgasen und dessen Lagerung in geeigneten geologischen Stätten in Frage. Auch versucht man, Kohlendioxid verstärkt für die chemische Synthese zu nutzen. Einen dritten Weg hat nun eine amerikanische Forschergruppe eingeschlagen. Sie verwendet Sonnenlicht und Kohlendioxid dazu, um Synthesegas zu produzieren, das sich zu Treibstoffen weiterverarbeiten lässt. Das Treibhausgas lässt sich hierfür der Atmosphäre entziehen.

          Die Wissenschaftler um Amin Salehi-Khojin von der University of Illinois bei Chicago haben eine Solarzelle mit einer elektrochemischen Zelle verbunden. Mit dem photovoltaisch erzeugten Strom spalten sie durch Elektrolyse Wasser und reduzieren Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid. Als Endprodukt erhalten sie ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das auch als Synthesegas bezeichnet wird. Das Gasgemisch lässt sich direkt verbrennen. Man kann damit aber auch einfache Alkohole wie Methanol oder Ethanol herstellen, aber auch die chemischen Energieträger Methan, Benzin oder Diesel gewinnen.

          Bislang recht bescheidene Ausbeute

          Damit die Reaktion in der elektrochemischen Zelle in Gang kommt, verwenden die Forscher nanometergroße Flocken aus Wolframselenid als Katalysator. Das Material zeige bessere katalytische Eigenschaften als Platin, schreiben Salehi-Khojin und seine Kollegen in der Zeitschrift „Science“ (Bd. 353, S. 6298).

          Allerdings fällt die Ausbeute mit knapp fünf Prozent derzeit noch recht bescheiden aus. Als limitierenden Faktor benennen die Wissenschaftler die verwendete Solarzelle, die einen Wirkungsgrad von nur sechs Prozent erreiche. Mit technischen Verbesserungen und Materialoptimierungen seien höhere Ausbeuten denkbar. Das Verfahren biete, so die Forscher, aber schon jetzt einige Vorteile. Zum einen könne man das Kohlendioxid der Atmosphäre, wenn man es direkt nutzt, recyceln. Zudem lassen sich das Synthesegas und die daraus gewonnen chemischen Energieträger ohne größere Schwierigkeiten in Tanks speichern und über weite Strecken transportieren.

          Einen anderen Ansatz, Kohlendioxid sinnvoll zu nutzen, haben zwei Forscher von der Cornell University in Ithaca aufgetan. Sie führen das Treibhausgas einer Batterie zu, wodurch sich die Kapazität der Stromquelle erhöht. Das CO2 würde dabei in eine harmlose Oxalat-Verbindung umgewandelt, so Lynden Archer und Wajdi Al Sadat in der Zeitschrift „Science Advances“ (doi: 10.1126/sciadv. 1600968). Man benötige hierfür keinen Katalysator und auch keine allzu hohen Temperaturen. Die besten Ergebnisse erhielten Archer und sein Kollege, als sie ihre elektrochemische Zelle mit einer Aluminium-Anode betrieben.

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