Forscher der Yale University haben einen Mangan-Katalysator entwickelt, der CO2 in eine wertvolle Treibstoff-Quelle verwandeln soll. Hintergrund ist die Säure Formiat, die Wasserstoff speichern kann.
Stell dir vor, wir könnten CO2 einfach in Treibstoff verwandeln. Forscher der Yale University demonstrierten kürzlich, dass genau das möglich sein soll. In einer im Januar 2026 veröffentlichten Studie skizzieren sie einen Weg, um das Treibhausgas in einen chemischen Energieträger umzuwandeln.
Die beiden Forscher Justin Wedal und Kyler Virtue leiteten die Untersuchung und veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal Chem. Gemeinsam mit weiteren Wissenschaftlern stabilisierten sie Katalysatoren aus Mangan, um Kohlendioxid in Formiat zu verwandeln. Mangan ist ein weitverbreitetes Metall, das weniger kostet als die üblichen Edelmetalle. Der Ansatz könnte die Produktion von sauberem Wasserstoff vereinfachen.
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Herausforderungen bei der CO2-Umwandlung
Professor Nilay Hazari priorisiert die Nutzung von atmosphärischem Kohlendioxid, um fossile Rohstoffe durch erneuerbare chemische Grundstoffe zu ersetzen. Dieser Prozess erweist sich jedoch als Herausforderung, da die Industrie bezahlbare Methoden zur Produktion und Lagerung in großem Maßstab benötigt.
Viele bisherige Ansätze scheiterten daran, dass sie entweder zu teuer waren oder die verwendeten Materialien unter den harten Reaktionsbedingungen versagten. Bisher gab es bei der Verwendung preiswerter Metallkatalysatoren ein Problem: Sie zersetzten sich oft schnell.
Während Edelmetalle wie Platin zwar stabil arbeiten, sind sie selten, kostspielig und weisen oft eine Toxizität auf. Die Forschung suchte daher schon lange nach einem Weg, die Lebensdauer von häufig vorkommenden Metallen wie Mangan zu verlängern.
Mangan-Katalysator wandelt CO2 in Treibstoff um
Justin Wedal und sein Team fanden eine Lösung für diese chemische Hürde. Durch ein neuartiges Design der sogenannten Liganden stabilisierten die Wissenschaftler den gesamten Katalysator. Liganden sind Atome oder Moleküle, die sich an ein Metallatom binden und dessen Reaktionsfähigkeit beeinflussen. Die Forscher fügten dieser Struktur ein zusätzliches Donor-Atom hinzu, was die Stabilität der Mangan-Verbindung erhöht.
Diese technische Anpassung verlängert die Lebensdauer des Katalysators so weit, dass seine Produktivität die meisten Edelmetall-Varianten übertrifft. Das Team nutzte dabei sogenannte pincer-ligierte Mangan-Komplexe mit hemilabilen Liganden. Dieser chemische Kniff sorgt dafür, dass der Katalysator über einen Zeitraum aktiv bleibt, ohne seine Struktur zu verlieren. Das Energieministerium der Vereinigten Staaten unterstützt die Forschung finanziell.
Formiat als effizienter Energielieferant
Formiat kommt unter anderem als Konservierungsstoff in Lebensmitteln zum Einsatz. Auch Lederjacken profitieren in der Herstellung davon, da die industrielle Gerberei oder antibakterielle Behandlungen den Stoff zur Bearbeitung nutzen. Bisher stellt die Industrie Formiat unter Einsatz fossiler Brennstoffe her, was langfristig keine nachhaltige Option darstellt.
In Zukunft könnte der nützliche Rohstoff aber auch aus CO2 gewonnen werden. In Form von Ameisensäure dient Formiat zudem als effizienter Speicher für Wasserstoff. Wasserstoff-Brennstoffzellen nutzen diesen Speicher, um die chemische Energie in Strom für Motoren oder elektrische Geräte umzuwandeln. Die Forscher sehen in ihrem Ansatz eine Blaupause, die sich auf viele andere chemische Umwandlungen jenseits der CO2-Hydrogenierung anwenden lässt.
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