CO2-Umwandlung macht Verbrenner grün
Katalysatoren des Lawrence Livermore National Laboratory erzeugen Wertstoffe aus Klimagas
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Prinzipskizze der Umwandlung von CO2 in Wertstoffe (Illustration: Jeannette Yusko, llnl.gov) |
Livermore (pte018/02.08.2024/12:30)
Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben für die elektrochemische Umwandlung von CO2 mittels grünem Strom eine Plattform zur Katalysatorbeschichtung entwickelt, bei der die physikalische Gasphasenabscheidung eingesetzt wird. Ziel ist die umweltneutrale Produktion von Chemikalien und Kraftstoffen wie Ethylen, Ethanol und Essigsäure
Mit dieser Technik lassen sich Beschichtungen aus Metall herstellen. Sie werden verdampft und schlagen sich, ähnlich wie Wasserdampf auf einer kalten Fensterscheibe, gleichmäßig auf einer Unterlage ab. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Kontrolle von Dicke, Zusammensetzung, Morphologie und Porosität.
Multikohlenstoffe erzeugen
Bisher haben nur Kupfer und seine Legierungen gezeigt, dass sie CO2 effizient in sogenannte Multikohlenstoffe wie Ethylen, Ethanol, Acetat und Propanol umwandeln können. "Wir haben eine neue skalierbare und abstimmbare Katalysatorplattform entwickelt, die es ermöglicht, die Katalysatorzusammensetzung abzustimmen, ohne dessen Morphologie oder die Katalysatorintegration in den Elektrolyseur zu verändern", sagt LLNL-Materialwissenschaftler Jürgen Biener.
Die neuen Katalysatoren lassen sich also problemlos in bereits vorhandenen Elektrolyseuren einsetzen. Bei der Elektrolyse von CO2 wird das Klimagas, ähnlich wie Wasser bei der Elektrolyse in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten wird, in Sauerstoff und Kohlenmonoxid (CO) zerlegt. CO ist die Basischemikalie, aus der meist unter Zusatz von Wasserstoff mit etablierten Techniken wertvolle Multikohlenstoffe hergestellt werden.
Grüne Verbrennungsmotoren
In der chemischen Industrie könnten diese Produkte Erdgas und Erdöl ersetzen. Die mit grünem CO und grünem Wasserstoff hergestellten Produkte sind umweltneutral, weil das Ausgangsprodukt CO2 der Atmosphäre entnommen wird. Auch Schiffe, Lkws, Bahnen und Flugzeuge, die heute mit Diesel und Kerosin betrieben werden, könnten ihre Verbrennungsmotoren behalten und dennoch keine Last mehr für das Klima darstellen, heißt es.
"Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, die CO2-Elektrolyse durch den Einsatz verdünnter Kupferlegierungen systematisch zu optimieren, um die Effektivität bei der Erzeugung sauberer Rohstoffe für die Chemie- und Transportindustrie zu erhöhen", so der LLNL-Physiker Joel Varley, der die Simulationsarbeiten für diese Entwicklung geleitet hat.
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