Wissenschaftler der Universität Cambridge haben einen Solarreaktor entwickelt, der Plastikmüll und CO2 in nützliche Chemikalien und nachhaltige Kraftstoffe umwandelt. Mithilfe von Solarenergie wandelten sie Industrie- und Luftemissionen in umweltfreundliche Flüssigkraftstoffe und Plastikflaschen in Glykolsäure für Kosmetika um. Ziel der Technologie ist es, fossile Brennstoffe zu entfernen und den Kohlenstoffausstoß in der Atmosphäre zu reduzieren. Mit dieser Solarenergie, die CO2 und Plastik in nachhaltige Kraftstoffe umwandelt, können die unterirdische Speicherung von Kohlendioxid und deren langfristige Folgen reduziert werden.
Wissenschaftler der Universität Cambridge haben einen Solarreaktor entwickelt, der CO2 und Plastikmüll in umweltfreundliche Kraftstoffe und nützliche Chemikalien umwandelt. CO2 wurde zu Synthesegas für nachhaltige Flüssigkraftstoffe und Plastikflaschen zu Glykolsäure für Kosmetika verarbeitet. Im Gegensatz zu früheren Experimenten mit ihrer Solarkraftstofftechnik verwendeten die Forscher CO2 aus realen Quellen, wie Industrieabgasen oder direkt aus der Atmosphäre. Die Wissenschaftler fingen CO2 ein und wandelten es in umweltfreundlichen Kraftstoff um.
Diese Technologie muss noch verbessert werden, bevor sie im großen Maßstab eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse zeigen jedoch einen wichtigen Fortschritt bei der Produktion sauberer Kraftstoffe zur Energieversorgung der Wirtschaft, ohne die Umwelt durch die Öl- und Gasförderung zu schädigen.
Das Team von Prof. Erwin Reisner am Yusuf-Hamied-Institut für Chemie entwickelt seit Jahren erneuerbare, klimaneutrale Kraftstoffe. Dabei nutzen sie künstliche Blätter und lassen sich von der Photosynthese inspirieren, dem Prozess, mit dem Pflanzen Sonnenlicht in Energie umwandeln. Indem sie ausschließlich auf Solarenergie setzen, können diese synthetischen Blätter Wasser und CO₂ in nutzbare Kraftstoffe umwandeln.
Ihre Solarexperimente nutzten konzentriertes CO2 aus einer Flasche. Für die praktische Anwendung muss CO2 jedoch aus industriellen Prozessen oder der Luft gewonnen werden. Es ist schwierig, eine Technologie zu entwickeln, die viel verdünntes CO2 umwandeln kann, da die Luft neben CO2 noch viele andere Molekülarten enthält.
Professor Reisner sagte: „Wir sind nicht nur an der Dekarbonisierung, sondern auch an der Entfossilisierung interessiert – wir müssen fossile Brennstoffe vollständig eliminieren, um eine echte Kreislaufwirtschaft zu schaffen. Mittelfristig könnte diese Technologie dazu beitragen, die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, indem sie diese aus der Industrie abscheidet und in etwas Nützliches umwandelt. Letztendlich müssen wir jedoch fossile Brennstoffe vollständig aus der Gleichung streichen und CO₂ aus der Luft filtern.“
Die Forscher ließen sich von Techniken zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) inspirieren, bei denen CO2 abgeschieden und anschließend durch Pumpen unterirdisch gespeichert wird .
Professor Reisner formuliert es so: „CCS ist eine Technologie, die in der fossilen Brennstoffindustrie beliebt ist, um Kohlenstoffemissionen zu reduzieren und gleichzeitig die Öl- und Gasförderung fortzusetzen. Doch wenn wir anstelle von CO₂-Abscheidung und -Speicherung die CO₂-Abscheidung und -Nutzung einsetzen würden, könnten wir aus CO₂ etwas Nützliches gewinnen, anstatt es mit unbekannten Langzeitfolgen unter der Erde zu vergraben, und so den Einsatz fossiler Brennstoffe überflüssig machen.“
Forscher haben ihre Solartechnologie so angepasst, dass sie mit Brenngas und Luft funktioniert . Mithilfe von Sonnenlicht wandeln sie CO₂ und Kunststoffe in Kraftstoff und Chemikalien um. Durch das Einleiten von Luft in eine alkalische Lösung lässt sich CO₂ selektiv abscheiden, während die anderen Gase sicher entfernt werden. Mit dieser Einleitungstechnik können Wissenschaftler das in der Atmosphäre vorhandene CO₂ effektiv in einer Lösung konzentrieren und so dessen Handhabung erleichtern.
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Dieses integrierte System enthält eine Anode und eine Photokathode. Eine Kammer fängt CO₂-Lösung auf, die anschließend in Synthesegas, einen Grundbrennstoff, umgewandelt wird. Eine andere Kammer wandelt Kunststoff mithilfe von Sonnenenergie in nützliche Chemikalien um.
Dr. Motiar Rahaman , einer der Erstautoren, erklärte: „Die Kunststoffkomponente ist ein wichtiger Kniff dieses Systems. Die Abscheidung und Nutzung von CO₂ aus der Luft erschwert die chemischen Prozesse. Fügt man dem System jedoch Kunststoffabfälle hinzu, gibt der Kunststoff Elektronen an das CO₂ ab. Der Kunststoff zersetzt sich zu Glykolsäure, die in der Kosmetikindustrie weit verbreitet ist, und das CO₂ wird in Synthesegas umgewandelt, einen einfachen Brennstoff.“
Dr. Sayan Kar , einer der Erstautoren, erklärt: „Dieses solarbetriebene System nutzt zwei schädliche Abfallprodukte – Plastik und Kohlenstoffemissionen – und wandelt sie in etwas wirklich Nützliches um. Die Tatsache, dass wir CO₂ effektiv aus der Luft filtern und daraus etwas Nützliches herstellen können, ist etwas Besonderes. Es ist befriedigend zu sehen, dass wir dies tatsächlich allein mit Sonnenlicht schaffen.“
Dr. Rahaman fügte hinzu: „Anstatt CO2 wie bei CCS unterirdisch zu speichern, können wir es aus der Luft auffangen und daraus sauberen Kraftstoff herstellen. So können wir die fossile Brennstoffindustrie aus dem Kraftstoffproduktionsprozess ausschließen, was uns hoffentlich helfen kann, die Klimakatastrophe abzuwenden.“
Wissenschaftler entwickeln ein kleines und effizientes Gerät, um zu zeigen, wie die Nutzung von CO2-reicher Luft eine CO2-freie Zukunft schaffen kann. Reaktoren, in denen Solarenergie COXNUMX und Kunststoff in nachhaltigen Brennstoff umwandelt, könnten hoffentlich auch im Kampf gegen den Klimawandel helfen.
Quellenforschung – Integrierte Abscheidung und solargetriebene Nutzung von CO2 aus Rauchgas und Luft
