Mit einem neuen Verfahren verwandeln Forscher in Südkorea CO2 effizient in Alkohol um. Damit schaffen sie eine neue Perspektive für die Klimaneutralität und eröffnen gleichzeitig wirtschaftliche Möglichkeiten.
Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, entwickeln Politik und Wissenschaft immer neue Wege, CO2 zu vermeiden oder zu reduzieren. Gleichzeitig arbeiten sie daran, die bereits verursachten Emissionen wieder auszugleichen.
Einen neuen Weg, Kohlenstoffdioxid zu recyceln, hat nun eine Forschergruppe am südkoreanischen Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) entwickelt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im wissenschaftlichen Journal Nature Catalysis.
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Forscher in Südkorea wandeln CO2 in Alkohol um
Das Team schuf einen phosphorreichen Kupfer-Katalysator, indem es Kupferphosphid in eine Membran-Elektroden-Einheit integrierte und zusätzlich einen Nickel-Eisen-Oxidations-Katalysator verwendete.
Die Kombination ermöglicht es, CO2 gezielt in Allylalkohol umzuwandeln. Dabei handelt es sich um eine Substanz, die sich zur Herstellung von Kunststoffen, Klebstoffen, Desinfektionsmitteln und Duftstoffen eignet.
Die Methode ist dabei nicht unbedingt neu. Schon in der Vergangenheit hatte sich die Umwandlung von CO2 in alkoholbasierte Produkte als vielversprechend herausgestellt. Sie hat einen hohen Energiegehalt und wirtschaftliche Zugkraft. Allerdings scheiterte es bisher an der Skalierbarkeit und der geringen Effizienz.
Kupfer-Katalysator ermöglicht hohe Energieausbeute
Mit ihrer neuen Anlage erzielten die Forscher in Südkorea allerdings eine Energieausbeute von 66,9 Prozent. Das ist etwa das Vierfache der bisherigen Bestleistungen, die bei etwa 15 Prozent lagen. Außerdem kommt der neue Ansatz ohne unerwünschte Nebenprodukte aus.
„Die Herstellung dieser hochwertigen Verbindungen im flüssigen Zustand ist schwierig“, erklärt Professor Dr. Jaeyoung Lee in einer Pressemitteilung. Besonders die Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und die geringe Stabilität der Reaktionszwischenprodukte sei herausfordernd.
Dafür haben die Wissenschaftler einen neuen Reaktionsweg identifiziert: Die Verbindung der Kohlenstoffatome erfolgt, indem das Zwischenprodukt Formaldehyd als „Brücke“ genutzt wird, um größere Moleküle zu erschaffen. Dieser Mechanismus steigert den kommerziellen Wert des Produkts, weil er direkt Flüssigkeiten erzeugt, die sich einfacher lagern und transportieren lassen.
Alkohol aus CO2: Neue Perspektiven für Wirtschaft und Klimaschutz
„Diese Technologie gilt als Durchbruch in der Klimaneutralitäts-Ära und wird voraussichtlich völlig neue wirtschaftliche Perspektiven für die elektrochemische Bindung und Nutzung von CO₂ eröffnen“, heißt es in der Pressemitteilung.
„Diese CO₂-Konversion könnte neue Geschäftsfelder eröffnen für die Kohle-, Petrochemie- und Stahlindustrie, die durch steigende Emissionsanforderungen stark unter Druck geraten sind“, betont Lee. „Wir sehen dies als wichtigen Meilenstein hin zur Klimaneutralität – dank skalierbarer Wissenschaft und Technologie.“
Co-Autor der Studie, Dr. Minjun Choi, betont, dass sich das Konzept auch für die Integration in Durchfluss- und Nullspalt-Membran-Elektroden-Systeme eigne. „Dies könnte eine nachhaltige und großskalige Produktion von flüssigen Brennstoffen und chemischen Vorprodukten aus CO₂ ermöglichen – und damit den Weg in eine fossile-freie Zukunft ebnen.“
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