Neues Verfahren zur Spaltung von Kohlenstoffdioxid

Windhoek (km) - Auf der Suche nach neuen Technologien im Kampf gegen den Klimawandel ist in den vergangenen Jahren oft der Photosynthese-Prozess von Pflanzen zu Rate gezogen worden, durch den Grünpflanzen Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff und Glukose umwandeln – und somit kohlenstoffneutral sind. Allerdings ist dieser in der Natur allgegenwärtige Prozess chemisch nicht besonders effektiv, und benötigt Wasserstoffatome aus der Wasserzufuhr der Pflanzen, um überhaupt stattzufinden. Eine ähnliche Reaktion chemisch zu rekonstruieren, um das klimaschädliche Treibhausgas Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, war bisher bei moderaten Temperaturen nicht möglich. Doch nun haben die Forscher Ping He, Haoshen Zhou und ihr Team an der Universität Nanjing in Kooperation mit Wissenschaftlern der Fudan-Universität in Shanghai einen neuen elektrochemischen Prozess entwickelt, dem eine direkte Spaltung von Kohlenstoffdioxid gelingt und der somit Sauerstoff erzeugt. Inspiriert von den mit Wasserstoff verbundenen Prozessen in der Photosynthese wird eine aprotische elektrochemische Strategie zur Aufspaltung von CO2 in O2 und Kohlenstoff unter Verwendung von Lithium als reduzierendem Vermittler vorgestellt, erklären die Forscher, deren Forschungsergebnisse im Magazin Angewandte Chemie veröffentlicht wurden. Die von ihnen entwickelte elektrochemische Vorrichtung besteht aus einer Gaskathode mit einem nanoskaligen Co-Katalysator und einer metallischen Lithiumanode. „Wenn CO2 in die Kathode eingeleitet wird, durchläuft es eine zweistufige elektrochemische Reduktion mit Lithium, bei der es nacheinander in Li2CO3 und Li2O umgewandelt wird. Li2O wird dann oxidiert, um O2-Gas auf Kosten von erneuerbarer elektrischer Energie zu erzeugen“, heißt es. „Mit diesem Verfahren wird eine beeindruckende O2-Ausbeute von mehr als 94,7 % erzielt, was die Effizienz der natürlichen Photosynthese deutlich übertrifft. Darüber hinaus kann die O2-Ausbeute durch den Einsatz eines optimierten RuCo-Katalysators auf 98,6 % gesteigert werden.“ Wird die elektrische Energie, die für die Spaltung nötig ist, aus erneuerbaren Energiequellen bezogen, bietet das neue Verfahren somit vielversprechende technologische Perspektiven auf dem Weg zur Kohlenstoffneutralität. Wie das Wissenschaftsportal Chemie.de erklärt, könnte das Verfahren durch seine geringen Anforderungen an Temperatur und Druck breite Anwendungsmöglichkeiten finden – „von der Erforschung des Mars und der Sauerstoffversorgung von Raumanzügen über die Lebenserhaltung unter Wasser und Atemmasken bis zur Luftreinigung in Innenräumen und industrieller Abfallbehandlung“, so das Portal. Die Studie der chinesischen Forschenden bietet also einen „neuen praktischen und kontrollierbaren Weg zur Herstellung von O2 aus CO2“, der, so die Wissenschaftler, „die nachhaltige Entwicklung der menschlichen Gesellschaft zur Verwirklichung der Kohlenstoffneutralität sowie die Erforschung und Eroberung der Natur stark fördert.“

Neues Verfahren zur Spaltung von Kohlenstoffdioxid

Kommentar

Allgemeine Zeitung 2025-05-20

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