Stellen Sie sich das als Recycling im Nanoma\u00dfstab vor: ein verlockendes elektrochemisches Verfahren, das Kohlenstoff auffangen kann, bevor er zur Luftverschmutzung wird, und ihn in die Bestandteile von Alltagsprodukten umwandelt.<\/p>\n\n\n\n
Das Bestreben, Kohlendioxid aus Industrieabf\u00e4llen abzuscheiden und daraus Kraftstoffe und Kunststoffe herzustellen, gewinnt an Dynamik, nachdem ein Forscherteam der McMaster University in Zusammenarbeit mit Experten f\u00fcr Computerchemie an der D\u00e4nischen Technischen Universit\u00e4t Kopenhagen herausgefunden hat, wie der Prozess genau funktioniert und wo er ins Stocken ger\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher wollten herausfinden, warum synthetische Materialien, die nachweislich Kohlendioxid katalysieren und umwandeln k\u00f6nnen, zu schnell zerfallen, als dass der Prozess auf industrieller Ebene praktikabel w\u00e4re.<\/p>\n\n\n\n
Mit Hilfe der extrem leistungsstarken Vergr\u00f6\u00dferungsger\u00e4te des kanadischen Zentrums f\u00fcr Elektronenmikroskopie (CCEM), das sich auf dem McMaster-Campus befindet, konnten die Forscher die chemische Reaktion im Nanoma\u00dfstab – Milliardstel Meter – einfangen und so sowohl den Umwandlungsprozess untersuchen als auch verstehen, wie der Katalysator unter Betriebsbedingungen zerf\u00e4llt.<\/p>\n\n\n\n
Der Hauptautor Ahmed Abdellah verbrachte Jahre mit der Entwicklung der Techniken, die die Beobachtung des Prozesses mit Hilfe eines elektrochemischen Reaktors erm\u00f6glichten, der klein genug war, um unter den Elektronenmikroskopen des Zentrums zu arbeiten.<\/p>\n\n\n\n
“F\u00fcr uns ist es aufregend, dass zum ersten Mal jemand in der Lage war, sowohl die Formen dieser Strukturen als auch ihre Kristallstrukturen zu betrachten, um zu sehen, wie sie sich auf der Nanoskala entwickeln”, sagt Abdellah, ein ehemaliger Doktorand im Labor f\u00fcr Chemietechnik von Drew Higgins und jetzt Postdoktorand am CCEM.<\/p>\n\n\n\n
Higgins, einer der korrespondierenden Autoren der in der Fachzeitschrift Nature Communications<\/em> ver\u00f6ffentlichten Arbeit, hofft, dass die neuen Informationen die weltweiten Bem\u00fchungen zur Verringerung der Kohlenstoffverschmutzung erleichtern werden, indem Kohlendioxid aus Abfallstr\u00f6men abgezogen und stattdessen f\u00fcr die Herstellung n\u00fctzlicher Produkte recycelt wird, die sonst aus fossilen Brennstoffen hergestellt w\u00fcrden.<\/p>\n\n\n\n “Wir haben festgestellt, dass sich Katalysatoren, die Kohlendioxid in Kraftstoffe und Chemikalien umwandeln k\u00f6nnen, unter Betriebsbedingungen recht schnell umstrukturieren. Ihre Struktur und ihre Eigenschaften \u00e4ndern sich vor unseren Augen”, sagt Higgins. “Davon h\u00e4ngt ab, wie effizient sie bei der Umwandlung von Kohlendioxid sind und wie lange sie halten. Die Katalysatoren werden schlie\u00dflich abgebaut und stellen ihre Funktion ein, und wir wollen wissen, warum sie das tun und wie sie das tun, damit wir Strategien entwickeln k\u00f6nnen, um ihre Betriebsdauer zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n Abdellah, Higgins und ihre Kollegen hoffen, dass sie und andere Forscher auf der ganzen Welt die in der neuen Studie beschriebenen Forschungsergebnisse nutzen k\u00f6nnen, um die Lebensdauer der reaktiven Materialien zu verl\u00e4ngern und den Prozess effizienter zu katalysieren, so dass der im Labor entwickelte Prozess f\u00fcr die kommerzielle Nutzung aufgestockt werden kann.<\/p>\n\n\n\n Industrien wie die Zementherstellung, Brauereien und Destillerien sowie chemische Raffinerien produzieren gro\u00dfe Mengen an leicht r\u00fcckgewinnbarem Kohlendioxid, erkl\u00e4rt Higgins, was sie zu wahrscheinlichen ersten Zielen f\u00fcr die Einf\u00fchrung der Technologie macht, sobald sie so weit verbessert ist, dass sie kommerziell genutzt werden kann.<\/p>\n\n\n\n Andere, weniger konzentrierte Formen vonCO2<\/sub> in Industrieabf\u00e4llen k\u00e4men als n\u00e4chstes.<\/p>\n\n\n\n Auch wenn es heute noch sehr unwahrscheinlich ist, h\u00e4lt Higgins es f\u00fcr m\u00f6glich, dass dieselbe Technologie effizient und stabil genug wird, um Kohlendioxid aus der Umgebungsluft als “Rohstoff” f\u00fcr Kraftstoffe und n\u00fctzliche Chemikalien zu gewinnen.<\/p>\n\n\n\n “Wir sind noch weit davon entfernt, aber in den letzten f\u00fcnf Jahren gab es in diesem Bereich der Forschung und Entwicklung sehr schnelle Fortschritte”, sagt Higgins. “Vor zehn Jahren hat man noch nicht \u00fcber diese Art der Umwandlung nachgedacht, aber jetzt sehen wir erste vielversprechende Ans\u00e4tze. Allerdings sind Effizienz und Haltbarkeit noch nicht hoch genug. Sobald diese Engp\u00e4sse beseitigt sind, kann diese Idee wirklich durchstarten.<\/p>\n\n\n\n Ahmed M. Abdellah, Fatma Ismail, Oliver W. Siig, Jie Yang, Carmen M. Andrei, Liza-Anastasia DiCecco, Amirhossein Rakhsha, Kholoud E. Salem, Kathryn Grandfield, Nabil Bassim, Robert Black, Georg Kastlunger, Leyla Soleymani, Drew Higgins; “Impact of palladium\/palladium hydride conversion on electrochemical CO2 reduction via in-situ transmission electron microscopy and diffraction”; Nature Communications, Volume 15, 2024-1-31<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Stellen Sie sich das als Recycling im Nanoma\u00dfstab vor: ein verlockendes elektrochemisches Verfahren, das Kohlenstoff auffangen kann, bevor er zur Luftverschmutzung wird, und ihn in die Bestandteile von Alltagsprodukten umwandelt. 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