10:10 VERSCHIEDENES

Neues Material scheidet CO2 bei tieferen Temperaturen ab

Teaser-Quelle: zvg, ZHAW

Derzeit wird weltweit an Technologien geforscht, um CO2 aus der Atmosphäre und Abgasströmen abzuscheiden. ZHAW-Forscher haben nun ein neues Hybridmaterial entwickelt, mit dem sich das CO2 bei tieferen Temperaturen zurückgewinnen lässt.

Hybridmaterial IMPE-Cap der ZHAW

Quelle: zvg, ZHAW

Das neue Material soll eine energieeffiziente CO2-Rückgewinnung ermöglichen.

Ein Mittel im Kampf gegen die vom Menschen verursachte globale  Klimaerwärmung könnte sein, das klimawirksame Gas CO2 gar nicht erst in die Atmosphäre gelangen zu lassen, sondern aus Industrieabgasen abzuscheiden oder direkt aus der Luft zu binden. Wissenschaftler auf der ganzen Welt tüfteln derzeit an Möglichkeiten und Materialien für die CO2-Abscheidung.

Das Verfahren für eine CO2-Rückgewinnung ist im Prinzip einfach: die angesaugte Umgebungsluft strömt durch eine Art Filter, der mit CO2-absorbierendem Material beschichtet ist. Letzteres nimmt die CO2-Moleküle auf und wird – sobald es vollständig beladen ist – erhitzt. Dabei lösen sich die Moleküle und das Material regeneriert sich. Das auf diese Weise gewonnene Klimagas lässt sich dann in geeignetem Basaltstein speichern oder kommerziell nutzen, indem es zu synthetischen Treibstoffen verarbeitet wird. 

Hybridmaterial für CO2-Rückgewinnung entwickelt

Die Forscher Daniel Matthias Meier und Nobutaka Maeda am ZHAW-Institute of Materials and Process Engineering (IMPE) haben nun ein neues Hybridmaterial entwickelt, mit dem dieses Abscheiden der Moleküle bei deutlich geringeren Temperaturen und damit energieeffizienter möglich wird, als bisher angenommen. Das Material besteht aus Polyethylenimin und ionischer Flüssigkeit und wurde auf den Namen «IMPECap» getauft, wie die ZHAW am Donnerstag mitteilte.

Unter Anwendung einer spektroskopischen Technik konnten die Forscher aufzeigen, dass das Material die chemische Bindung zwischen CO2 und der Materialoberfläche schwächt. So löste sich das CO2 im Labor bei lediglich 50 Grad Celcius. «Die derzeit verfügbaren Filter müssen auf rund 80 bis 100 Grad Celcius erhitzt werden, um die Moleküle abzuscheiden», erklärt Daniel Matthias Meier, Leiter des Labors für Verfahrenstechnik am IMPE, in der Mitteilung.

Potenzial für industrielle Anwendungen

«Das Energiesparpotenzial bei diesem Prozess ist gross und wurde bisher unterschätzt», so Nobutaka Maeda. «IMPE-Cap» habe das Potenzial für industrielle Anwendungen, um Energie zu sparen und die Betriebskosten für die CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre oder aus Abgasen von Kraftwerken und Fabriken zu senken. Der Anwendungshorizont der ausgefilterten Moleküle ist laut Mitteilung breit: von der Herstellung von Pflanzendünger über Kühlmittel bis hin zu synthetischen Treibstoffen sei vieles möglich. 

Die Hochskalierung der Technologie berge neben technischen Herausforderungen aber auch ökonomische Hürden, erklärte Meier auf Anfrage der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Die Tatsache, dass der CO2-Gehalt der Atmosphäre reduziert werden müsse und das abgeschiedene CO2 auch eine Ressource für wertvolle chemische Produkte sein könne, werde die Technologieentwicklung aber beschleunigen, ist er überzeugt. Experimente in der freien Natur mit dem Material seien derzeit aber keine geplant.

Die Arbeit der Forscher wurde kürzlich im Fachmagazin «Energy & Fuels» veröffentlicht. (mgt/sda/pb)

Weitere Informationen: www.zhaw.ch oder pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.1c00392

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