CO2-Abscheidung: Forschende entwickeln langlebiges Hybridmaterial
Ein Team von Wissenschaftler:innen der Universität Chiba hat ein neuartiges Hybridmaterial entwickelt, das CO2 effizient aus Abgasen von Industrieanlagen abscheidet. Durch die Kombination von Natriumcarbonat mit einer stabilen Kohlenstoffhülle wird die Abscheiderate um 20 Prozent erhöht, wobei die Regeneration bei nur 80 Grad Celsius gelingt. Ein vielversprechender Schritt im Kampf gegen den Klimawandel.
22.08.2024
Die Möglichkeiten, CO2 aus den Emissionen von Wärmekraftwerken und Industrieanlagen wie Zement- oder Glasfabriken wirtschaftlich abzuscheiden, haben sich deutlich verbessert – dank der Forschungsergebnisse eines Teams der Universität Chiba. Die Wissenschaftler haben ein neuartiges Hybridmaterial entwickelt, das das Klimagas effizient bindet und über lange Zeiträume stabil bleibt. Das Material ist zudem kostengünstig regenerierbar und kann mindestens zehnmal wiederverwendet werden.
Hirofumi Kanoh und sein Kollege Bo Zhang verwenden Natriumkarbonat (Na2CO3), ein Material, das bereits von anderen Forscher:innen eingesetzt wurde, da es eine hohe CO2-Absorptionskapazität aufweist und bei typischen Abgastemperaturen effizient arbeitet. Allerdings hat sich dieses Material noch nicht durchgesetzt, da es schnell verklumpt und dadurch seine Fähigkeit verliert, das Treibhausgas anzuziehen.
Langlebig dank Kohlenstoffhülle
Die Forschende konnten das Problem lösen, indem sie die Natriumcarbonatmoleküle in eine Kohlenstoffmatrix mit Poren im Nanometerbereich einbetteten. Dadurch bleibt das Material aktiv, bis es vollständig mit CO2 gesättigt ist. Zudem erhöht sich die Abscheiderate um 20 Prozent, das heißt, das beschichtete Natriumcarbonat bindet über einen längeren Zeitraum 20 Prozent mehr Klimagase als die unbeschichtete Variante.
Um das Hybridmaterial von CO2 zu befreien, damit es als chemischer Rohstoff verwendet oder sicher gelagert werden kann, genügt es, es in einer Stickstoffatmosphäre auf 80 Grad Celsius zu erhitzen. Im Vergleich zu anderen Methoden, die deutlich höhere Temperaturen erfordern, ist dies wesentlich effizienter. Die erforderliche Temperatur von 80 Grad kann zudem mit Abwärme aus Kraftwerken und Industrieanlagen erreicht werden, so dass keine zusätzliche Energiequelle benötigt wird.
Neue Waffe gegen Klimawandel
„Durch die Umwandlung von Na2CO3, das bereits eine gute CO2-Abscheidungskapazität besitzt, in ein Nanokomposit, wurde es möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern und die Zersetzungs- und Regenerationstemperatur zu senken“, freut sich Kanoh. Zudem sei die Gefahr von Korrosion gebannt, die bei flüssigen Adsorbentien besteht, wie sie bisher oft verwendet werden. „Die Verringerung der CO2-Emissionen ist dringend nötig, um den Klimawandel aufzuhalten“, so der Chemieprofessor.
