Neuer Kat verwandelt CO2 in einen Wertstoff
EPFL-Wissenschaftler schaffen Langlebigkeit und tranformieren diese in wirtschaftlichen Erfolg
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Hochofen: Industrie könnte langfristig umweltneutral werden (Foto: zephylwer0, pixabay.com) |
Lausanne (pte026/15.05.2025/11:30)
Mit einem neuen langlebigen Katalysator machen Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) um Xile Hu die elektrolytische Umwandlung von CO2 in Kohlenstoffmonoxid (CO) billiger. CO ist ein wichtiger Chemierohstoff und Ausgangsmaterial für die Herstellung von Synthesegas, ein Mix aus CO und Wasserstoff, das sich wiederum in umweltneutralen Treibstoff für Fahrzeuge und Flugzeuge umwandeln lässt.
Über 2.000 Stunden aktiv
Der EPFL-Katalysator auf der Basis von Nickel und Kobalt wird bei der Hochtemperatur-Umwandlung von CO2 eingesetzt, also bei Temperaturen von 600 bis 1.000 Grad Celsius. In einer solchen Umgebung halten heutige Katalysatoren nur tage- oder allenfalls wochenlang durch. Zudem benötigen sie teure Edelmetalle. Hus Produkt kann darauf verzichten und schafft zudem auf Anhieb mehr als 2.000 Stunden Aktivzeit.
Die Wissenschaftler haben die Legierung aus Nickel und Kobalt, die die Reaktion zur Abspaltung eines Sauerstoffatoms vom CO2-Molekül möglich macht, in eine Keramikhülle verpack. Diese besteht aus dem Oxid des Seltenerdmetalls Cer, das mit einzelnen Molekülen aus Samariumoxid dotiert ist - Samarium gehört ebenfalls zu den seltenen Erden. Die Einkapselung verhindert, dass das Metall verklumpt, was bei vielen Katalysatoren vorkommt und dessen Wirksamkeit massiv beeinträchtigt.
Wirkungsgrad bei 90 Prozent
Wenchao Ma, der bei Hu promoviert hat, hat das Herstellungsverfahren beigesteuert. Er nutzte das sogenannte Sol-Gel-Verfahren, bei dem die Salze von Nickel und Kobalt mit organischen Molekülen gemischt werden. Dabei entstehen winzige Metallklümpchen, die von Keramikschalen umgeben sind. Bei einer Temperatur von 800 Grad Celsius werde die Energie, die in den Prozess gesteckt wurde, zu 90 Prozent genutzt, um CO zu bilden.
Zudem ist es den Experten gelungen, 100 Prozent des eingesetzten CO umzuwandeln. "Dieser Durchbruch bringt uns der praktischen und kostengünstigen Kohlenstoffrückgewinnung einen Schritt näher. Anstatt CO2 in die Atmosphäre zu entlassen, könnten Industrieunternehmen wie Zement- und Stahlhersteller es wiederverwenden und ihre Abgase in wertvolle Produkte umwandeln, um ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern. Dabei würden sie zudem Energie und Geld sparen", weiß Hu.
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