Durchbruch bei der Umwandlung von CO2 in Kraftstoff mithilfe von Sonnenenergie

Wichtiges Puzzlestück für die künftige Verringerung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre

18.02.2022 - Schweden

Ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Lund in Schweden hat gezeigt, wie Kohlendioxid mit Hilfe fortschrittlicher Materialien und ultraschneller Laserspektroskopie durch Sonnenenergie in Kraftstoff umgewandelt werden kann. Dieser Durchbruch könnte ein wichtiges Puzzlestück für die künftige Verringerung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre sein. Die Studie wurde in Nature Communicationsveröffentlicht .

Das Sonnenlicht, das in einer Stunde auf die Erde trifft, entspricht ungefähr dem gesamten Energieverbrauch der Menschheit für ein ganzes Jahr. Auch unsere weltweiten Kohlendioxidemissionen nehmen zu. Die Nutzung der Sonnenenergie, um Treibhausgase einzufangen und in Treibstoff oder eine andere nützliche Chemikalie umzuwandeln, ist heute ein Forschungsschwerpunkt für viele. Eine zufriedenstellende Lösung gibt es jedoch noch nicht, aber ein internationales Forscherteam hat nun einen möglichen Weg aufgezeigt.

"In der Studie wird eine Kombination von Materialien verwendet, die Sonnenlicht absorbieren und dessen Energie zur Umwandlung von Kohlendioxid nutzen. Mit Hilfe der ultraschnellen Laserspektroskopie haben wir genau kartiert, was bei diesem Prozess passiert", sagt Tönu Pullerits, Chemieforscher an der Universität Lund.

Die Forscher haben ein poröses organisches Material namens COF (covalent organic framework) untersucht. Das Material ist dafür bekannt, dass es Sonnenlicht sehr effizient absorbiert. Durch Zugabe eines so genannten katalytischen Komplexes zu COF gelang es ihnen, ohne zusätzliche Energie Kohlendioxid in Kohlenmonoxid umzuwandeln.

"Für die Umwandlung in Kohlenmonoxid sind zwei Elektronen erforderlich. Als wir entdeckten, dass Photonen mit blauem Licht langlebige Elektronen mit hohem Energieniveau erzeugen, konnten wir COF einfach mit Elektronen aufladen und eine Reaktion durchführen", sagt Kaibo Zheng, Chemieforscher an der Universität Lund.

Wie können diese Ergebnisse von Nutzen sein? Tönu Pullerits und Kaibo Zheng hoffen, dass die Entdeckung in Zukunft zur Entwicklung größerer Einheiten genutzt werden kann, die auf globaler Ebene eingesetzt werden können, um mit Hilfe der Sonne Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu absorbieren und in Kraftstoff oder Chemikalien umzuwandeln. Das könnte eine von vielen Lösungen zur Überwindung der Klimakrise sein, mit der wir konfrontiert sind.

"Wir haben zwei erste Schritte mit zwei Elektronen gemacht. Bevor wir über einen Kohlendioxid-Konverter nachdenken können, müssen noch viele weitere Schritte unternommen werden, und wahrscheinlich müssen sogar unsere ersten beiden noch verfeinert werden. Aber wir haben eine vielversprechende Richtung eingeschlagen", so Tönu Pullerits abschließend.

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Originalveröffentlichung

Pan, Q., Abdellah, M., Cao, Y. et al.; "Ultrafast charge transfer dynamics in 2D covalent organic frameworks/Re-complex hybrid photocatalyst"; Nat Commun; 13, 845 (2022).

https://www.chemie.de/news/1174838/durchbruch-bei-der-umwandlung-von-co2-in-kraftstoff-mithilfe-von-sonnenenergie.html

Originalveröffentlichung

Pan, Q., Abdellah, M., Cao, Y. et al.; "Ultrafast charge transfer dynamics in 2D covalent organic frameworks/Re-complex hybrid photocatalyst"; Nat Commun; 13, 845 (2022).

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