Verfahren zur Entfernung von CO2 verbessert

Herangehensweise des Massachusetts Institute of Technology soll Klimawandel billiger stoppen

Schematische Darstellung der Gewinnung von CO2 aus der Luft (Bild: mit.edu)

Cambridge (pte024/22.05.2025/12:30)

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen zusätzlichen Reaktionsschritt eingeführt, der die Effizienz des gesamten Prozesses der CO2-Entfernung aus der Luft um das Sechsfache verbessert und die Kosten um 20 Prozent senkt. Pro Tonne abgeschiedenes CO2 kostet die neue Methode 450 Dollar. Mit der bisherigen Technik sind es 600 Dollar.

Aus CO2 werden Karbonate

Das Verfahren ist für eine Technik bestimmt, in der Chemikalien eingesetzt werden, Hydroxide, die CO2 aus der Luft in ein Karbonat umwandelt. Dieses Karbonat reagiert anschließend in einer elektrochemischen Zelle mit einer Säure. Dabei bildet sich Wasser und CO2 wird freigesetzt. Dieses lässt sich dann dauerhaft aus der Atmosphäre entfernen, indem es in tiefe geologische Formationen gepresst wird, wie etwa in ausgebeutete Öl- und Gaslagerstätten oder man nutzt es zur Herstellung von Kraftstoffen und Chemiegrundstoffen. Deren Nutzung ist klimaneutral, weil dabei nur so viel CO2 frei wird, wie zuvor der Atmosphäre entnommen worden ist.

Sowohl die Abscheidung von CO2 als auch dessen Freisetzung finden bei diesem Verfahren bisher in derselben wasserbasierten Lösung statt. Für den ersten Schritt ist eine Lösung mit einer hohen Konzentration an Hydroxidionen erforderlich, während für den zweiten Schritt eine Lösung mit einem hohen Gehalt an Karbonat-Ionen benötigt wird. "Man sieht, dass diese beiden Schritte im Widerspruch zueinander stehen. Keine der beiden Reaktionen lässt sich an ihren effizientesten Punkten betreiben", unterstreicht MIT-Wissenschaftler Kripa Varanasi.

Nanofilter lösen das Problem

Daher hat das Team einen dritten Schritt eingeführt. Nachdem das Hydroxid im ersten Schritt CO2 gebunden und in Karbonat umgewandelt wurde, setzen die Forscher Nanofilter ein, die die Ionen in der Lösung anhand ihrer elektrischen Ladung trennen. Karbonat-Ionen haben eine Ladung von zwei, Hydroxid-Ionen hingegen eine Ladung von eins. "Die Nanofiltration kann diese beiden Ionen sehr gut trennen", so Varanasis Doktorand Simon Rufer. Jetzt werden die Hydroxid-Ionen wieder genutzt, um weiteres CO2 umzuwandeln, während das Karbonat elektrochemisch in CO2 und Wasser zerlegt wird. Dabei würden die Hydroxid-Ionen nur stören, weil sie lediglich die Wasserproduktion erhöhen, die CO2-Freisetzung jedoch behindern.

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