Klimagas CO2 in Methanol umwandelbar
Kaskadenreaktion sorgt laut Brookhaven National Laboratory für niedrigen Energiebedarf
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Prinzipielle Darstellung der neuen Methanolherstellung (Grafik: bnl.gov/world) |
Upton (pte003/22.03.2024/06:10)
In einer Kaskadenreaktion haben Forscher der Brookhaven National Laboratory um Javier Concepcion CO2 in Methanol umgewandelt - eine Flüssigkeit, die als Treibstoff für Autos und Bahnen sowie als Basismaterial für die chemische Industrie genutzt werden kann. Die Nutzung ist klimaneutral, weil allenfalls so viel CO2 freiwerden kann, wie zuvor aus der Atmosphäre entnommen worden ist, um Methanol herzustellen. Das Team hat zunächst von jedem CO2-Molekül ein Sauerstoffatom abgespaltet. Das gelingt mit einer photochemischen Reaktion, bei der Sonnenlicht die Energie liefert, um die feste atomare Bindung aufzubrechen.
Vier Schritte hin zu Methanol
Das gewonnene Kohlenstoffmonoxid wird in vier Schritten in Methanol umgewandelt. Die drei ersten finden im Dunkeln statt. Schrittweise entstehen dabei unter Beteiligung von Ruthenium, ein relativ seltenes Übergangsmetall der Platinmetalle, neue Verbindungen, bis im letzten Schritt Methanol frei wird. Dabei liefert erneut die Sonne die benötigte Energie. All diese Reaktionen finden bei normaler Umgebungstemperatur und normalem Druck statt.
Methanol ist der einfachste Vertreter der Stoffgruppe der Alkohole. Seine chemische Formel lautet CH₃OH, es enthält also Kohlenstoff, Sauerstoff und besonders viel Wasserstoff. Als Treibstoff ist der Alkohol ideal, weil er wie Benzin bei normaler Umgebungstemperatur flüssig ist, also keine neue Infrastruktur benötigt. Allerdings ist Methanol giftig, was aber bei normalem Gebrauch nicht hinderlich ist.
Tunnel ersparen Klettertouren
"Die Umwandlung von CO2 in Methanol in einem einzigen Schritt ist nur sehr schwer zu bewerkstelligen. Aus energetischer Sicht ist es vergleichbar mit der Besteigung eines sehr hohen Berges", meint Concepcion. Das BNL-Team entschied sich stattdessen für die Besteigung zunächst eines kleinen Berges. Den nächsten Gipfel ersparen sie sich, indem sie ein recycelbares organisches Reagenz einsetzen, das einem Katalysator ähnelt, wie er in der natürlichen Photosynthese vorkommt. Dieses Reagenz gräbt gewissermaßen einen Tunnel durch den nächsten Berg, sodass das benachbarte Tal ohne großen Energieaufwand erreicht wird. Nach mehreren solcher Aktionen ist das Ziel erreicht: das Tal, in dem Methanol fließt.
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