"Künstliches Blatt" verwandelt schädliches Kohlendioxid in nützlichen alternativen Kraftstoff
Wissenschaftler haben ein "künstliches Blatt" geschaffen, um den Klimawandel zu bekämpfen, indem sie schädliches Kohlendioxid (CO2) kostengünstig in einen nützlichen alternativen Kraftstoff verwandeln.
Eine stundenlange chemische Reaktion erzeugt das technische rote Pulver, das der Schlüssel zu einer neuen Technologie zur Umwandlung von Kohlendioxid in Kraftstoff ist.
University of Waterloo
Die neue Technologie, die in einem in der Zeitschrift Nature Energy veröffentlichten Artikel beschrieben wird, wurde von der Art und Weise inspiriert, wie Pflanzen Energie aus Sonnenlicht nutzen, um Kohlendioxid in Nahrungsstoffe umzuwandeln.
"Wir nennen es ein künstliches Blatt, weil es echte Blätter und den Prozess der Photosynthese nachahmt", sagte Yimin Wu, ein Ingenieurprofessor an der Universität von Waterloo, der die Forschung leitete. "Ein Blatt produziert Glukose und Sauerstoff. Wir produzieren Methanol und Sauerstoff."
Die Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid, dem Hauptfaktor für die globale Erwärmung, würde sowohl die Treibhausgasemissionen reduzieren als auch die fossilen Brennstoffe, aus denen sie bestehen, ersetzen.
Der Schlüssel zum Prozess ist ein billiges, optimiertes rotes Pulver namens Kupferoxid.
Das Pulver, das so konzipiert wurde, dass es möglichst viele achtseitige Partikel aufweist, wird durch eine chemische Reaktion erzeugt, bei der vier Substanzen - Glukose, Kupferacetat, Natriumhydroxid und Natriumdodecylsulfat - zu Wasser gegeben werden, das auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde.
Das Pulver dient dann als Katalysator oder Auslöser für eine weitere chemische Reaktion, wenn es mit Wasser vermischt wird, in das Kohlendioxid geblasen wird und ein weißer Lichtstrahl mit einem Sonnensimulator gerichtet wird.
"Das ist die chemische Reaktion, die wir entdeckt haben", sagt Wu, der seit 2015 an dem Projekt arbeitet. "Niemand hat das schon mal gemacht."
Bei der Reaktion entsteht wie bei der Photosynthese Sauerstoff und gleichzeitig wird Kohlendioxid in der Wasser-Pulver-Lösung in Methanol umgewandelt. Das Methanol wird gesammelt, während es beim Erwärmen der Lösung verdampft.
Die nächsten Schritte in der Forschung umfassen die Steigerung der Methanolausbeute und die Kommerzialisierung des patentierten Verfahrens zur Umwandlung von Kohlendioxid, das aus wichtigen Treibhausgasquellen wie Kraftwerken, Fahrzeugen und Erdölbohrungen gewonnen wird.
"Ich bin sehr gespannt auf das Potenzial dieser Entdeckung, die Branche zu verändern", sagt Wu, Professor für Maschinenbau und Mechatronik und Mitglied des Waterloo Institute for Nanotechnology. "Der Klimawandel ist ein dringendes Problem, und wir können dazu beitragen, die CO2-Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig einen alternativen Kraftstoff zu schaffen."
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