{"id":75875,"date":"2020-06-24T06:45:55","date_gmt":"2020-06-24T04:45:55","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1166684%2Fcarbon-mining-wie-chemiker-kohlenstoff-aus-der-luft-abbauen.html%3FWT.mc_id%3Dca0065%26pk_campaign%3Dca0065"},"modified":"2021-09-09T21:17:52","modified_gmt":"2021-09-09T19:17:52","slug":"da-liegt-was-in-der-luft-carbon-mining-wie-chemiker-am-likat-kohlenstoff-aus-der-luft-abbauen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/da-liegt-was-in-der-luft-carbon-mining-wie-chemiker-am-likat-kohlenstoff-aus-der-luft-abbauen\/","title":{"rendered":"Da liegt was in der Luft \u2013Carbon Mining: Wie Chemiker am LIKAT Kohlenstoff aus der Luft abbauen"},"content":{"rendered":"

Erstmals ist es Chemikern gelungen, unter normalen Druckverh\u00e4ltnissen und moderaten Temperaturen CO2<\/sub> aus der Luft an einem katalytischen Material anzureichern und dort zu einer Reaktion zu bewegen. Reaktionspartner des CO2<\/sub> ist Methanol, der simpelste Vertreter aus der Stoffklasse der Alkohole. Dabei entsteht Dimethylcarbonat, ein Ester der Kohlens\u00e4ure, das u.a. als Kraftstoff diskutiert wird und in der Industrie giftige Chemikalien ersetzen kann. Die Reaktion gelang Forschern am Leibniz-Institut f\u00fcr Katalyse, Rostock.<\/strong><\/p>\n

Die Arbeiten unter Leitung von Dr. Sebastian Wohlrab ebnen den Weg zu gleich zwei gro\u00dfen Zielen der Chemie: zum einen Kohlendioxid direkt aus der Luft zu \u201eernten\u201c und so den Anteil des Klimagases in der Atmosph\u00e4re zu mindern. Zum anderen geht es nach den Worten von Sebastian Wohlrab um die Bereitstellung von Kohlenstoff f\u00fcr chemische Grundprozesse. Und zwar durch \u201eCarbon Mining\u201c, wie er sagt, \u201ewenn wir einst nicht mehr in ausreichendem Ma\u00dfe \u00fcber fossile Kohlenstofftr\u00e4ger \u2013Erd\u00f6l, Erdgas und Kohle \u2013verf\u00fcgen werden\u201c.<\/p>\n

Essenzielles Element<\/h3>\n

Gerade die permanente Bereitstellung von Kohlenstoff ist weltweit eines der dr\u00e4ngendsten Themen. Kohlenstoff, C, ist wie kein anderes chemisches Element in der Lage, Ringe und lange Ketten mit sich selbst zu bilden und dabei andere Elemente und Molek\u00fclgruppen f\u00fcr unfassbar viele Funktionen einzubinden. Auf diese Weise geht er millionenfach chemische Verbindungen ein. Diese Eigenschaft macht Kohlenstoff zum essenziellen Element. Und zwar sowohl f\u00fcr die Biosph\u00e4re \u2013in Form etwa von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten \u2013als auch f\u00fcr die industrielle Produktion.<\/p>\n

Allerdings z\u00e4hlt Kohlenstoff mit einem Anteil in der Erdkruste von 0,027 Prozent zu den knappen Ressourcen. Hauptlieferant f\u00fcr die Industrie sind bisher Erd\u00f6l, Erdgas und Kohle. Und die Kohle-und Petrochemie wird mit wachsendem Bewusstsein f\u00fcr \u00f6kologisches Wirtschaften zum Auslaufmodell. Weltweit erforschen Chemiker deshalb alternative Verfahren auf der Basis nachwachsender Rohstoffe wie Holz oder Abf\u00e4lle aus der Landwirtschaft, die in der Lage sind, petrochemische Gro\u00dfprozesse abzul\u00f6sen.<\/p>\n

Vision und Illusion<\/h3>\n

\u201eEs ist jedoch eine gro\u00dfe Illusion anzunehmen, die Weltwirtschaft w\u00fcrde ihren Bedarf an Kohlenstoff allein aus nachwachsenden Rohstoffen decken k\u00f6nnen\u201c, sagt Sebastian Wohlrab und zitiert repr\u00e4sentative Statistiken. Demnach bindet das weltweite Pflanzenwachstum 56.400 Mio Tonnen elementaren Kohlenstoffs im Jahr. Und nur 14 Prozent davon, also knapp 7.900 Mio Tonnen\/Jahr, werden durch Pflanzenanbau erreicht, mithin die Nahrungsgrundlage der Erdbev\u00f6lkerung. Das hei\u00dft, nur diese Menge st\u00fcnde f\u00fcr eine nachhaltige Gewinnung von Rohstoffen zur Verf\u00fcgung \u2013wenn man den Regenwald nicht vollends vernichten m\u00f6chte.<\/p>\n

Fast die gleiche Menge an Kohlenstoff, n\u00e4mlich knapp 7.000 Mio Tonnen\/Jahr, verarbeitet die Petrochemie derzeit weltweit zu Produkten. \u201eWenn wir also Erd\u00f6l und -gas durch gr\u00fcne Chemie ersetzen wollen, ohne der Menschheit die Nahrungsgrundlage zu entziehen, m\u00fcsste die Weltwirtschaft zu extremen Ma\u00dfnahmen f\u00e4hig sein\u201c, sagt Dr. Wohlrab: Entweder den Kohlenstoffverbrauch, also die Produktion von G\u00fctern, dramatisch zu drosseln. Oder die Fl\u00e4che f\u00fcr den Pflanzenanbau zu verdoppeln, was \u00f6kologisch verheerend w\u00e4re. \u201eDas verdeutlicht, wie dringend wir g\u00e4nzlich andere Kohlenstoff-Quellen erschlie\u00dfen m\u00fcssen.\u201c Eine Quelle davon ist das CO2<\/sub> in der Atmosph\u00e4re.<\/p>\n

Wer diese Kohlenstoff-Quelle anzapfen m\u00f6chte, steht vor einer kniffligen Aufgabe, wie Sebastian Wohlrab weiter erl\u00e4utert. \u201eDer CO2<\/sub>-Anteil in der Luft ist mit 400 ppm f\u00fcr eine chemische Reaktion mit effektiven Resultaten sehr gering.\u201c Bisherige Verfahren zur Umsetzung von Kohlendioxid, wie die Harnstoffsynthese, nutzen hochkonzentrierte CO2<\/sub>-Str\u00f6me. Und die Veresterung von CO2<\/sub> funktioniert im Labor bisher nur unter hohem Druck.<\/p>\n

Mit einer Ausnahme: 2017 gelang einer chinesischen Austauschstudentin im Forschungsbereich von Sebastian Wohlrab die Esterbildung bei Atmosph\u00e4rendruck \u2013mit hochkonzentriertem Kohlendioxid. Dieses Experiment hat die Phantasie im Team von Dr. Wohlrab befl\u00fcgelt. \u201eEs lag nahe zu schauen, ob CO2<\/sub> auch aus normaler Raumluft, also extrem niedrig konzentriert, umgewandelt werden kann.\u201c<\/p>\n

S\u00e4ttigung mit Kohlendioxid<\/h3>\n

Der Trick besteht darin, das CO2<\/sub> am Katalysator-Material anzureichern. Das hei\u00dft, Luft unter normalem atmosph\u00e4rischen Druck solange \u00fcber das Material zu leiten, bis es mit CO2<\/sub> ges\u00e4ttigt ist. Das funktioniert, weil das Material, ein pulverf\u00f6rmiges Mischoxid, basische Zentren enth\u00e4lt. Chemiker Wohlrab: \u201eCO2<\/sub> ist ein saures Gas. Und da Gegens\u00e4tze sich anziehen, reichert es sich an den basischen Zentren an.\u201c Die CO2<\/sub>-freie Abluft wird abgef\u00fchrt. Ist das Katalysator-Material CO2<\/sub>-ges\u00e4ttigt, wird Methanol zugesetzt, und alles zusammen reagiert zu Dimethylcarbonat. Und zwar bei 90 Grad Celsius, f\u00fcr Chemiker eine moderate Temperatur.<\/p>\n

Noch zieht sich der Prozess der CO2<\/sub>-Anreichung und Umsetzung mit Methanol \u00fcber dreieinhalb Stunden hin. \u201eDas dauert f\u00fcr ein technisches Verfahren entschieden zu lange\u201c, sagt Dr. Wohlrab. \u201eDie Produkt-Ausbeute ist aber bereits jetzt richtungsweisend.\u201c So werden drei von vier der adsorbierten CO2<\/sub> Molek\u00fcle erfolgreich umgesetzt.<\/p>\n

\u201eDas Prinzip funktioniert. Wir haben gezeigt, dass wir Kohlenstoff aus der Luft gewinnen und ein Klimagas als Rohstoff nutzen k\u00f6nnen.\u201c Die Forscher kennen die Stellschrauben, an denen sie nun drehen m\u00fcssen, um die Reaktion zu optimieren. Und Dr. Wohlrab vermutet, dass nach diesem Prinzip auch andere Reaktionen mit atmosph\u00e4rischem CO2<\/sub> m\u00f6glich werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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