{"id":139127,"date":"2024-02-20T07:32:00","date_gmt":"2024-02-20T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=139127"},"modified":"2024-02-16T14:57:16","modified_gmt":"2024-02-16T13:57:16","slug":"treibhausgase-mit-hilfe-von-licht-einfangen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/treibhausgase-mit-hilfe-von-licht-einfangen\/","title":{"rendered":"Treibhausgase mit Hilfe von Licht einfangen"},"content":{"rendered":"\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"512\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-1024x512.jpg\" alt=\"Im neuen Verfahren wird Luft durch eine Fl\u00fcssigkeit geleitet. Wird die Fl\u00fcssigkeit mit Licht bestrahlt, wird das Treibhausgas CO2 wieder freigesetzt und kann aufgefangen werden (KI-\u200bgeneriertes Symbolbild).\" class=\"wp-image-139163\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-1024x512.jpg 1024w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-300x150.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-150x75.jpg 150w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-768x384.jpg 768w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-1536x768.jpg 1536w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-2048x1024.jpg 2048w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.carousel.2028160280-400x200.jpg 400w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Im neuen Verfahren wird Luft durch eine Fl\u00fcssigkeit geleitet. Wird die Fl\u00fcssigkeit mit Licht bestrahlt, wird das Treibhausgas CO<sub>2<\/sub>&nbsp;wieder freigesetzt und kann aufgefangen werden (KI-\u200bgeneriertes Symbolbild).&nbsp;(Bild: ETH Z\u00fcrich)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Forschende nutzen lichtreaktive Molek\u00fcle, um den S\u00e4uregrad einer Fl\u00fcssigkeit zu beeinflussen und so CO<sub>2<\/sub>abzuscheiden.<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>Damit die lichtreaktiven Molek\u00fcle \u00fcber l\u00e4ngere Zeit stabil bleiben, haben die Forschenden eine spezielle Mischung verschiedener L\u00f6sungsmittel entwickelt.<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>Herk\u00f6mmliche Technologien zur CO<sub>2<\/sub>-\u200bAbscheidung arbeiten mit Temperatur-\u200b oder Druckunterschieden und ben\u00f6tigen viel Energie. Dies entf\u00e4llt beim neuen lichtbasierten Verfahren.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p><strong>Um die Erderw\u00e4rmung zu bremsen, m\u00fcssen wir die Treibhausgasemissionen drastisch reduzieren, unter anderem m\u00fcssen wir auf fossile Energietr\u00e4ger verzichten und energieeffizientere Technologien einsetzen. Die Reduktion der Emissionen allein wird jedoch nicht ausreichen, um die Klimaziele zu erf\u00fcllen. Zus\u00e4tzlich m\u00fcssen grosse Mengen des Treibhausgases CO<sub>2<\/sub>&nbsp;aus der Atmosph\u00e4re abgeschieden werden, um es dauerhaft unterirdisch zu speichern oder als klimaneutralen chemischen Rohstoff in der Industrie einzusetzen. Die heute verf\u00fcgbaren Technologien zur CO<sub>2<\/sub>-\u200bAbscheidung ben\u00f6tigen jedoch viel Energie und sind entsprechend teuer.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Forschende der ETH Z\u00fcrich entwickeln deshalb eine neue Methode, die mit Licht arbeitet. Damit soll in Zukunft die Sonne die Energie f\u00fcr die CO<sub>2<\/sub>-\u200bAbscheidung liefern.<a><\/a><\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Lichtgesteuerter S\u00e4ure-\u200bSchalter<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Die Wissenschaftler:innen unter der Leitung von Maria Lukatskaya, Professorin f\u00fcr elektrochemische Energiesysteme, nutzen die Tatsache, dass CO<sub>2<\/sub>&nbsp;in sauren, w\u00e4ssrigen Fl\u00fcssigkeiten als CO<sub>2<\/sub>&nbsp;vorliegt, in alkalischen w\u00e4ssrigen Fl\u00fcssigkeiten aber zu Salzen der Kohlens\u00e4ure reagiert. Diese chemische Reaktion ist reversibel. Der S\u00e4uregrad einer Fl\u00fcssigkeit bestimmt, ob sie CO<sub>2<\/sub>&nbsp;oder ein Kohles\u00e4uresalz enth\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n<p>Um den S\u00e4uregrad ihrer Fl\u00fcssigkeit zu beeinflussen, f\u00fcgten die Forschenden ihr Molek\u00fcle, sogenannte Photos\u00e4uren, bei, die auf Licht reagieren. Wird eine solche Fl\u00fcssigkeit mit Licht bestrahlt, machen die Molek\u00fcle sie sauer. Im Dunkeln kehren die Molek\u00fcle in ihren urspr\u00fcnglichen Zustand zur\u00fcck, wodurch die Fl\u00fcssigkeit alkalischer wird.<a><\/a><\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"512\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-1024x512.jpg\" alt=\" Photos\u00e4uren und Unterschiede von Dunkel und Licht erm\u00f6glichen einen Kreislaufprozess zum Abscheiden und Freisetzen von CO2.\" class=\"wp-image-139162\" style=\"aspect-ratio:2;width:819px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-1024x512.jpg 1024w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-300x150.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-150x75.jpg 150w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-768x384.jpg 768w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-1536x768.jpg 1536w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471-400x200.jpg 400w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.1286.363251471.jpg 1560w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Photos\u00e4uren und Unterschiede von Dunkel und Licht erm\u00f6glichen einen Kreislaufprozess zum Abscheiden und Freisetzen von CO<sub>2<\/sub>.&nbsp;(Schema: ETH Z\u00fcrich)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<p>Die Methode der ETH-\u200bForschenden funktioniert im Detail so: Die Forschenden trennen CO<sub>2<\/sub>&nbsp;aus der Luft ab, indem sie die Luft im Dunkeln durch eine photos\u00e4urenhaltige Fl\u00fcssigkeit leiten. Weil diese alkalisch ist, reagiert das CO<sub>2<\/sub>&nbsp;und bildet Salze der Kohlens\u00e4ure. Sobald sich diese Salze in der Fl\u00fcssigkeit stark angereichert haben, bestrahlen die Forschenden die Fl\u00fcssigkeit mit Licht. Diese wird dadurch sauer, und die Kohlens\u00e4uresalze wandeln sich zu CO<sub>2<\/sub>&nbsp;um. Wie bei einer Cola-\u200bFlasche sprudelt das CO<sub>2<\/sub>&nbsp;aus der Fl\u00fcssigkeit. Es kann in Gastanks aufgefangen werden. Ist kaum noch CO<sub>2<\/sub>&nbsp;in der Fl\u00fcssigkeit vorhanden, schalten die Forschenden das Licht aus, und der Kreislauf beginnt von neuem.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Auf die Mischung kommt es an<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>In der Praxis gab es jedoch ein Problem: Die verwendeten Photos\u00e4uren sind im Wasser instabil. <\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u00abSchon bei unseren ersten Experimenten haben wir realisiert, dass sich die Molek\u00fcle nach einem Tag zersetzt hatten\u00bb, sagt <strong>Anna de Vries<\/strong>, Doktorandin in Lukatskayas Guppe und Erstautorin der Studie.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Lukatskaya, de Vries und ihre Kolleg:innen haben deshalb den Zerfall des Molek\u00fcls analysiert und das Problem gel\u00f6st, indem sie ihre Reaktion nicht in Wasser, sondern in einem Gemisch aus Wasser und einem organischen L\u00f6sungsmittel ablaufen liessen. In Laborexperimenten bestimmten die Wissenschaftler:innen das optimale Verh\u00e4ltnis der beiden Fl\u00fcssigkeiten. Modellrechnungen, die sie gemeinsam mit Forschenden der Sorbonne Universit\u00e9 in Paris durchf\u00fchrten, halfen ihnen, die Ergebnisse wissenschaftlich zu erkl\u00e4ren.<a><\/a><\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft size-full is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1000\" height=\"1000\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-139161\" style=\"aspect-ratio:1;width:154px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253.jpg 1000w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253-300x300.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253-150x150.jpg 150w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253-768x768.jpg 768w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/02\/image.imageformat.fullwidth.1663587253-270x270.jpg 270w\" sizes=\"auto, (max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Maria Lukatskaya<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u00abBei unserem Verfahren m\u00fcssen wir nicht heizen. Daher ben\u00f6tigt es viel weniger Energie.\u00bb<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:18px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Damit gelang es ihnen einerseits, die Photos\u00e4ure-\u200bMolek\u00fcle in der L\u00f6sung fast einen Monat lang stabil zu halten. Andererseits sorgten sie so daf\u00fcr, dass man mit Licht beliebig zwischen einer sauren und einer alkalischen L\u00f6sung hin-\u200b und herschalten kann. W\u00fcrden die Forschenden n\u00e4mlich ihr organisches L\u00f6sungsmittel ohne Wasser verwenden, w\u00e4re die Reaktion nicht umkehrbar.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Aufs Erhitzen verzichten<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Auch andere Verfahren zur CO<sub>2<\/sub>-\u200bAbtrennung sind Kreislaufprozesse. Eine etablierte Methode zum Beispiel arbeitet mit Filtern, an denen sich die CO<sub>2<\/sub>-\u200bMolek\u00fcle bei Umgebungstemperatur anlagern. Um das CO<sub>2<\/sub>&nbsp;nachher von den Filtern zu l\u00f6sen, m\u00fcssen diese auf etwa 100 Grad Celsius erhitzt werden. Aufheizen und Abk\u00fchlen sind aber energieintensiv: Sie machen den gr\u00f6ssten Teil des Energiebedarfs der Filtermethode aus. \u00abBei unserem Verfahren hingegen m\u00fcssen wir nicht heizen und k\u00fchlen. Das erkl\u00e4rt, warum unsere Methode viel weniger Energie ben\u00f6tigt\u00bb, erkl\u00e4rt Lukatskaya. Hinzu kommt, dass die neue Methode der ETH-\u200bForscherinnen auch nur mit Sonnenlicht betrieben werden kann.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u00abInteressant an unserem System ist zudem, dass wir innert Sekunden von alkalisch auf sauer und innert Minuten wieder auf alkalisch umschalten k\u00f6nnen. Wir k\u00f6nnen also viel schneller zwischen CO<sub>2<\/sub>-\u200bAbscheidung und -\u200bFreisetzung wechseln als in einem temperaturgesteuerten System\u00bb, sagt <strong>de Vries<\/strong>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Mit dieser Studie haben die Forschenden gezeigt, dass Photos\u00e4uren im Labor zur Abtrennung von CO<sub>2<\/sub>&nbsp;eingesetzt werden k\u00f6nnen. Auf dem Weg zur Marktreife m\u00f6chten die Forschenden zun\u00e4chst die Stabilit\u00e4t des Photos\u00e4uren-\u200bMolek\u00fcls weiter erh\u00f6hen. Zudem m\u00fcssen die Forschenden den gesamten Prozess noch besser untersuchen, um ihn weiter optimieren zu k\u00f6nnen.<a><\/a><\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Literaturhinweis<\/h3>\n\n\n\n<p>de Vries A, Goloviznina K, Reiter M, Slanne M, Lukatskaya MR: Solvation-\u200bTuned Photoacid as a Stable Light-\u200bDriven pH Switch for CO<sub>2<\/sub>&nbsp;Capture and Release, Chemistry of Materials, 20. Dezember 2023, doi:&nbsp;<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1021\/acs.chemmater.3c02435\">externe Seite10.1021\/acs.chemmater.3c02435call_made<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Um die Erderw\u00e4rmung zu bremsen, m\u00fcssen wir die Treibhausgasemissionen drastisch reduzieren, unter anderem m\u00fcssen wir auf fossile Energietr\u00e4ger verzichten und energieeffizientere Technologien einsetzen. Die Reduktion der Emissionen allein wird jedoch nicht ausreichen, um die Klimaziele zu erf\u00fcllen. 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