Forschungsteam entwickelt Verfahren zur nachhaltigen Nutzung von CO²
Grünes Benzin aus Kohlenstoffdioxid
Zur Herstellung von Methanol als umweltfreundlichen Benzinersatz hat das Forschungsteam um den Chemiker Prof. Dr. Ingo Krossing am Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) ein neues System entwickelt.
Um Methanol zu gewinnen, wird bei hohem Druck das Kohlenstoffdioxid (CO²) mit Wasserstoff verbunden, ein Vorgang, der sich Hydrogenolyse nennt. »Unser Ziel ist es, neue Katalysatorsysteme und Verfahren zu entwickeln, die die chemische Reaktion weiter beschleunigen«, sagt Doktorand Elias Frei, der schon seit einigen Jahren zum Thema Methanol forscht.
In diesem Fall setzen die Forscher am FMF die Metalloxide Kupfer-, Zink- und Zirkon-Oxid als Katalysatoren ein, was den Vorgang auch bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht, da die Gase weniger stark erhitzt werden müssen. Die Katalysatoren bilden zusammen ein so genanntes Mischsystem, einen oberflächenreichen porösen Feststoff, der definierte Eigenschaften aufweist. Bestehen diese aus Nanopartikeln, erhöht das zusätzlich die Aktivität der Katalysatoren.
Zusätzlich testen Frei und seine Kollegin Dr. Marina Artamonova die Imprägnierung der Katalysatoren mit ionischen Flüssigkeiten. Das sind flüssige Salze, die sich wie ein dünner Film um den Katalysator legen. Sie helfen dabei, CO² und Wasserstoff am Katalysator zu fixieren und die Produkte Methanol und Wasser aus diesem zu entfernen. Bei dieser Konversion entsteht reines Methanol, das als Baustein in der chemischen Industrie und als Kraftstoff eingesetzt wird. Als Benzinersatz ist es weniger gefährlich und umweltbelastend als herkömmliche Treibstoffe.
In etwa zwei Jahren wollen die Forscher soweit sein, Methanol nach diesem Verfahren im Tonnenmaßstab herzustellen. Dann soll das CO² aus dem Abgasstrom eines Blockheizkraftwerks herauszufiltern und für die Methanol-Herstellung zu nutzten sein.
Bei der Verbrennung von Methanol in einem Motor wird erneut CO² freigesetzt. Durch die zweifache Nutzung desselben Moleküls lassen sich jedoch theoretisch 50 Prozent CO² einsparen. Die Menge Methanol, die sich aus zehn Prozent der jährlichen CO²-Emissionen in Deutschland umsetzen ließe, würde hierzulande den jährlichen Kraftstoffbedarf decken.
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