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Dübendorf, St. Gallen und Thun - Die Umwandlung von CO2 in Treibstoffe oder andere nützliche Chemikalien ist ein vielversprechender Ansatz, der jedoch mit Herausforderungen verbunden ist. Empa-Forscher Alessandro Senocrate untersucht die Rolle von Materialdefekten in diesem Prozess, der möglicherweise einen Wendepunkt in der Nutzung von CO2 als Ressource markiert.
Kann die Verbrennung fossiler Brennstoffe rückgängig gemacht werden? Mit erneuerbaren Energien, Wasser und geeigneten Katalysatoren könnte überschüssiges CO2 aus der Atmosphäre in wertvolle Ressourcen umgewandelt werden, wie synthetische Treibstoffe.
Die Forschung zu dieser Idee ist weltweit im Gange, und die Empa ist keine Ausnahme. Jedoch gestaltet sich die Umsetzung komplex. Selbst mit einem gut erforschten Katalysator wie Kupfer entstehen bis zu 20 verschiedene Moleküle, von denen einige flüssig und andere gasförmig sind. Die Trennung dieser Produkte ist äußerst aufwendig.
Alessandro Senocrate, Forscher im Labor "Materials for Energy Conversion" unter der Leitung von Corsin Battaglia, plant in den nächsten vier Jahren innovative Katalysatoren für die CO2-Umwandlung zu entwickeln. Dabei konzentriert er sich nicht auf das Material selbst, sondern auf Defekte darin. Diese Defekte beeinflussen die Eigenschaften des Materials und können als aktive Zentren dienen, an denen die chemische Reaktion stattfindet.
Das Hauptziel von Senocrates Forschung ist es, Defekte zu identifizieren, die spezifische Reaktionsprodukte erzeugen können, wie beispielsweise Kohlenmonoxid und Ethylen. Diese Moleküle sind die Ausgangsstoffe für viele industrielle Prozesse, einschließlich der Herstellung von Kunststoffen und Treibstoffen.
Flüssige Treibstoffe wie Kerosin haben eine hohe Energiedichte, die Batterien um ein Vielfaches übersteigt. Sie sind daher attraktiv für die Energiespeicherung und bereits in der vorhandenen Infrastruktur für den Transport und die Lagerung integriert. Der Schlüssel liegt nun in der großangelegten Herstellung.
Senocrate ist optimistisch, dass Fortschritte erzielt werden können, auch wenn es politische und gesellschaftliche Veränderungen erfordern wird. Die Materialwissenschaft erlebt rasante Fortschritte, und die Technologie zur CO2-Umwandlung wird immer vielversprechender.
Bevor Senocrate zu diesem Fortschritt beitragen kann, muss er jedoch einige technische Herausforderungen bewältigen. Eine davon ist die Erzeugung ausreichender Defekte im Material, um eine messbare katalytische Wirkung zu erzielen. Dies erfordert präzises Design und intensive Forschung.
Die Nutzung von CO2 als Ressource könnte ein Wendepunkt im Kampf gegen den Klimawandel sein. Die Forschung an der Empa ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung und könnte dazu beitragen, eine nachhaltige und kohlenstoffarme Zukunft zu gestalten.
Herausgeber:
Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt
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