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Aus CO2 wird Methan!

Beitragsbild: Duke University

Einfache Umwandlung gelungen!

Das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid ist ein großer Faktor, wenn es um die Erwärmung der Erde geht. Daher suchen Forscher nach Möglichkeiten das Gas anteilig zu minimieren, zu lagern oder umzuwandeln. Mit Hilfe von Licht ist eine einfache Art der Umwandlung nun gelungen. 
Eigentlich ist Methan ja auch ein hochwirksames Treibhausgas. Es kommt nur in Spuren in der Atmosphäre vor, aber hat eine erhebliche Wirkung auf die Erderwärmung. Aber was wäre, wenn man CO2, dass nur ein Abgas ist zu Methan wandeln könnte. Das wäre sensationell! Denn dann könnte das Methan durch Verbrennung zur Energieerzeugung genutzt werden und das entstandene CO2 wieder in Methan gewandelt werden usw. Ein Klimaneutraler Kreislauf wäre entstanden. Wow und es scheint möglich!

Forscher von der Duke University in North Carolina in den USA haben es geschafft, den Prozess der Umwandlung von schädlichem CO2 zu Wasser und Methan zu vereinfachen. Dieser Vorgang, auch Sabatier-Prozess genannt, war bisher allerdings sehr energieintensiv. Das Ergebnis ist jedoch recht anstrebenswert: Kohlenstoff und Wasserstoff werden in einer chemischen Reaktion zu Wasser und Methan gewandelt. Das Methan lässt sich dann als Energieträger weiterverwenden oder kann in der Industrie eingesetzt werden. Die für diesen Prozess erforderlichen hohen Temperaturen konnten die Forscher nun ersetzen: durch Licht. Zuerst stellten die Wissenschaftler Nano-Partikel her. Dazu verwendeten sie Rhodium. Sie bestrahlten die Rodium-Nanopartikel mit ultraviolettem Licht aus einer LED-Lampe. Das durchströmende CO2 wurde so in Methan umgewandelt. Sie verglichen das neue Verfahren, das bei Raumtemperatur durchgeführt wurde, mit dem herkömmlichen Verfahren bei hohen Temperaturen. Dabei konnten die Wissenschaftler feststellen, dass sie den Prozess der Umwandlung sogar noch optimieren konnten.

Denn bei circa 300 Grad Celsius entsteht neben den gewünschten Produkten außerdem noch Kohlenmonoxid. Jetzt, bei Raumtemperatur, lag die Umwandlungsrate bei fast 100 Prozent in Methan. Der Effekt der dabei genutzt wird, nennt sich Plasmonenresonanz. Und die kommt bei den Rodsium Nanopartikeln zum Tragen.

Dazu der Wissenschaftler Henry Everitt: “Im Grunde funktionieren plasmonische Nanopartikel wie kleine Antennen, die sichtbares oder ultraviolettes Licht sehr effizient absorbieren und zum Beispiel starke elektrische Felder erzeugen können”

Die Energie für den Prozess kommt also aus der Lichtquelle und nicht durch die Hitze. Und ist dabei sogar noch effizienter. Die Forscher haben nun vor, die Größe der Teilchen noch zu verringern um so möglich zu machen, die Reaktion auch bei Sonnenlicht durchführen zu können. Damit würden tatsächlich quasi fossile Brennstoffe durch Sonnenlicht hergestellt werden.

Quellen:
http://www.nature.com/articles/ncomms14542
https://www.today.duke.edu/2017/02/light-driven-reaction-converts-carbon-dioxide-fuel
http://dukespace.lib.duke.edu/dspace/handle/10161/13671

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-21214-2017-03-02.html

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