Chemiker wollen atmosphärisches Methan mit Zucker einfangen
Kann ein Kohlenhydrat tatsächlich Methan, ein Treibhausgas, direkt aus der Luft saugen?
Forscher an der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Kopenhagen sind dabei, dies herauszufinden. Methangas ist 86-mal wirksamer als CO2 und einer der Hauptverursacher der globalen Erwärmung.
Symbolbild
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Methan, eingefangen in Kristallen des Kohlenhydrats α-Cyclodextrin.
Mikael Bols
Es wird geschätzt, dass Methan für 30 Prozent der gesamten globalen Erwärmung durch gasförmige Emissionen verantwortlich ist. Megatonnen davon werden durch die landwirtschaftliche Tierproduktion und viele industrielle Prozesse freigesetzt. Aber stellen Sie sich vor, wir könnten etwas so Einfaches wie Zucker - oder Kohlenhydrate - verwenden, um Methan aus der Atmosphäre zu ziehen und damit die globale Erwärmung und den Klimawandel zu bremsen.
Genau das wollen Forscher des Fachbereichs Chemie der Fakultät für Naturwissenschaften in einem neuen Forschungsprojekt untersuchen, das vom Independent Research Fund Denmark finanziert wird. Im Rahmen des Projekts werden die Chemiker versuchen, die Fähigkeit eines bestimmten Kohlenhydrats, Methan zu binden, so stark zu machen, dass es Methan aus der uns umgebenden Luft einfangen kann. Heute ist dies unmöglich.
"Ein Kohlenhydrat fängt Methan ein, indem es es an sich selbst bindet und in einem kleinen Ring einkapselt. Da das Methangas jedoch aus sehr kleinen und schwer einfangbaren Molekülen besteht, muss die Bindungsfähigkeit des Kohlenhydrats sehr stark sein, was wir verbessern müssen. Der erste Schritt besteht darin, den Prozess vollständig zu verstehen. Aber ich denke, dass wir gute Chancen haben, ihn relativ bald zum Laufen zu bringen", sagt Chemieprofessor Mikael Bols, der das Projekt leitet.
Die Fähigkeit, Methan abzuscheiden, ist seit 1957 bekannt
Bei der Suche nach neuen Problemlösungen kann sich ein Blick in die Geschichtsbücher lohnen. Professor Bols durchforstete die Forschungsliteratur nach Beschreibungen der Methanabscheidung, bevor er das Projekt mit seinen Studenten in Angriff nahm.
Dabei stieß er auf eine Studie aus dem Jahr 1957. Darin wiesen deutsche Forscher in einem Experiment nach, dass ein Kohlenhydrat mit dem Namen α-Cyclodextrin Methan und mehrere andere Gase binden kann.
"Der Artikel stammt aus der Zeit, bevor ich geboren wurde. Er zeigt, dass die Fähigkeit von Kohlenhydraten, Methan zu binden, schon seit geraumer Zeit bekannt ist. Ich bin mir nur nicht sicher, ob jemand davon wusste. Tatsächlich zeigen unsere ersten Experimente, dass das Kohlenhydrat Methan besser bindet als die deutschen Forscher 1957 beobachtet haben, was ein gutes Zeichen ist", sagt Professor Bols.
Wenn die Forscher heute im Labor Kohlenhydrate dazu bringen, Methan zu binden, tun sie dies, indem sie Methangas durch eine Flüssigkeit schicken, in der sich der Zucker, das Kohlenhydrat α-Cyclodextrin, befindet. Dabei bindet sich das Methan an die Flüssigkeit und die Kohlenhydrate. Bei leichter Erhitzung setzt die Flüssigkeit das Gas frei, das dann in einem Tank konzentriert werden kann.
"Hier müssen wir herausfinden, was wir mit dem gesammelten Gas machen können. Vielleicht kann es recycelt, unterirdisch gelagert oder in einen anderen Stoff umgewandelt werden. Entsprechende Techniken gibt es bereits", erklärt Bols.
Innovative Idee in der grünen Forschung
Der erste Schritt der innovativen Idee besteht darin, den Prozess zu verstehen, durch den die mikroskopisch kleinen molekularen Bausteine der Kohlenhydrate Methan binden, und sie so zu verbessern, dass sie das Gas aus der Atmosphäre auffangen können. Mit Hilfe der synthetischen Chemie werden die Chemiker einige der Eigenschaften des Moleküls verändern.
"Das Kohlenhydratmolekül ist ein bisschen wie ein Donut - ein Ring mit einem Loch in der Mitte, in dem sich das Methan festsetzen kann. Da Methan aber ein so kleines Molekül ist, kann es durch das Loch schlüpfen, ohne stecken zu bleiben. Deshalb müssen wir das Loch kleiner machen", erklärt Professor Bols.
Das Projekt läuft über die nächsten drei Jahre und wurde vom Unabhängigen Forschungsfonds Dänemark mit 2,8 Millionen DKK gefördert. Das Projekt ist eines von 37 Forschungsprojekten, die als die besten und innovativsten Ideen unter 337 Anträgen beim Unabhängigen Forschungsfonds Dänemark für grüne Forschung ausgewählt wurden.
"Mehr denn je ist grüne Forschung für uns als Gesellschaft von entscheidender Bedeutung, wenn wir unsere grünen Ziele erreichen wollen. Daher bin ich zuversichtlich und stolz, dass so viele talentierte dänische Forscher relevante, potenziell bahnbrechende Ideen einreichen", sagt Maja Horst, Vorstandsvorsitzende des Independent Research Fund Denmark.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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