{"id":88116,"date":"2021-05-12T07:32:58","date_gmt":"2021-05-12T05:32:58","guid":{"rendered":"https:\/\/news.bio-based.eu\/?p=88116"},"modified":"2021-09-09T21:05:50","modified_gmt":"2021-09-09T19:05:50","slug":"neuer-katalysator-fuer-geringeren-co2-ausstoss","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/neuer-katalysator-fuer-geringeren-co2-ausstoss\/","title":{"rendered":"Neuer Katalysator f\u00fcr geringeren CO2-Aussto\u00df"},"content":{"rendered":"
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Lorenz Lindenthal (links) und Christoph Rameshan (rechts)<\/figcaption><\/figure>\n

Wenn der CO2<\/sub>-Anteil der Atmosph\u00e4re nicht weiter steigen soll, dann muss das Kohlendioxid dort, wo es entsteht, in etwas anderes umgewandelt werden. Weil es sich bei CO2<\/sub> allerdings um ein sehr stabiles Molek\u00fcl handelt, kann das nur mit Hilfe spezieller Katalysatoren gelingen. Das Hauptproblem mit solchen Katalysatoren war bisher ihre mangelnde Stabilit\u00e4t: Nach gewisser Zeit verlieren viele Materialien ihre katalytischen Eigenschaften.<\/strong><\/p>\n

An der TU Wien forscht man an einer speziellen Klasse von Mineralien \u2013 den Perowskiten, die bisher weniger als Katalysatoren, sondern eher f\u00fcr Solarzellen, als Anodenmaterial oder elektronische Bauteile eingesetzt wurden. Nun gelang es, einen speziellen Perowskit herzustellen, der sich ausgezeichnet als Katalysator eignet, um CO2<\/sub> in andere, n\u00fctzliche Substanzen umzuwandeln, etwa in synthetische Treibstoffe. Der neue Perowskit-Katalysator ist sehr stabil und auch relativ billig, sodass er sich industriell einsetzen lassen w\u00fcrde.<\/p>\n

Wie man Kohlenstoffkreisl\u00e4ufe schlie\u00dft<\/h3>\n

\u201eWir interessieren uns f\u00fcr die sogenannte reverse Wassergas-Shift-Reaktion\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Christoph Rameshan vom Institut f\u00fcr Materialchemie der TU Wien. \u201eDabei wird Kohlendioxid und Wasserstoff in Wasser und Kohlenmonoxid umgewandelt. Das Kohlenmonoxid kann man dann anschlie\u00dfend weiterverarbeiten, zum Beispiel zu Methanol, zu chemischen Grundstoffen oder auch zu Treibstoff.\u201c<\/p>\n

Diese Reaktion ist nicht neu, aber auf industriellem Ma\u00dfstab zur CO2<\/sub>-Nutzbarmachung noch nicht wirklich umgesetzt. Sie l\u00e4uft bei hohen Temperaturen ab, das tr\u00e4gt dazu bei, dass die n\u00f6tigen Katalysatoren rasch kaputtgehen. Das ist ganz besonders dann ein Problem, wenn es sich um teure Materialien handelt, etwa um solche, die seltene Metalle enthalten.<\/p>\n

Christoph Rameshan untersuchte mit seinem Team, wie man ein Material aus der Klasse der Perowskite speziell f\u00fcr diese Reaktion ma\u00dfschneidern kann, und er hatte Erfolg: \u201eWir haben einiges ausprobiert und sind schlie\u00dflich auf einen Perowskit aus Kobalt, Eisen, Calcium und Neodym gesto\u00dfen, der hervorragende Eigenschaften hat\u201c, sagt Rameshan.<\/p>\n

Atome auf der Wanderung durch den Kristall<\/h3>\n

Aufgrund der Kristallstruktur des Perowskits k\u00f6nnen bestimmte Atome durch ihn hindurchwandern. So dringen etwa w\u00e4hrend der Katalyse Kobalt Atome aus dem Inneren des Materials an die Oberfl\u00e4che und bilden dort winzige Nanopartikel, die dann chemisch besonders aktiv sind. Gleichzeitig bilden sich sogenannte Sauerstoff-Fehlstellen \u2013 Positionen im Kristall, an denen eigentlich ein Sauerstoff-Atom sitzen sollte. Genau an diesen freien Stellen k\u00f6nnen CO2<\/sub>-Molek\u00fcle besonders gut andocken, um dann in Sauerstoff und Kohlenmonoxid zerlegt zu werden.<\/p>\n

\u201eWir konnten zeigen, dass unser Perowskit deutlich stabiler ist als andere Katalysatoren\u201c, sagt Christoph Rameshan. \u201eAu\u00dferdem hat er den Vorteil, dass er regeneriert werden kann: Wenn seine katalytische Aktivit\u00e4t nach einer gewissen Zeit doch nachl\u00e4sst, kann man ihn einfach mit Hilfe von Sauerstoff wieder in seinen urspr\u00fcnglichen Zustand versetzen und weiterverwenden.\u201c<\/p>\n

Erste Absch\u00e4tzungen zeigen, dass der Katalysator auch \u00f6konomisch vielversprechend ist. \u201eEr ist zwar teurer als andere Katalysatoren, aber nur etwa um circa einen Faktor drei, und das bei deutlich besserer Haltbarkeit\u201c, sagt Rameshan. \u201eWir m\u00f6chten nun noch versuchen, das Element Neodym mit etwas anderem zu ersetzen, das k\u00f6nnte die Kosten noch weiter reduzieren.\u201c<\/p>\n

Die Industrieanlage mit eingebauter Treibstoffproduktion<\/h3>\n

Theoretisch k\u00f6nnte man solche Technologien dazu verwenden, um CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re zu holen \u2013 daf\u00fcr m\u00fcsste man das Kohlendioxid allerdings zun\u00e4chst konzentrieren, und das ist nur mit betr\u00e4chtlichem Energieaufwand m\u00f6glich. Effizienter ist es daher zun\u00e4chst, CO2<\/sub> dort umzuwandeln, wo es in gro\u00dfer Menge entsteht, etwa in Industrieanlagen. \u201eMan k\u00f6nnte bestehende Anlagen, die derzeit viel CO2<\/sub> aussto\u00dfen, einfach mit einem zus\u00e4tzlichen Reaktor erg\u00e4nzen, in dem das CO2<\/sub> zun\u00e4chst in CO umgewandelt und dann weiterverarbeitet wird\u201c, sagt Christoph Rameshan. Anstatt das Klima zu sch\u00e4digen, w\u00fcrde eine solche Industrieanlage dann zus\u00e4tzlichen Nutzen generieren.<\/p>\n

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Originalpublikation<\/h3>\n

L. Lindenthal et al., Novel perovskite catalysts for CO2<\/sub> utilization – Exsolution enhanced reverse water-gas shift activity<\/a>, Applied Catalysis B: Environmental<\/em>, 292, 120183 (2021)<\/p>\n

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Kontakt<\/h3>\n

Prof. Christoph Rameshan
\nInstitut f\u00fcr Materialchemie
\nTechnische Universit\u00e4t Wien
\nTel.: +43 1 58801 165115
\nE-Mail: christoph.rameshan@tuwien.ac.at<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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