Neue Technologie: CO2 in 99,3 Prozent Methan umgewandelt?

Der Kampf gegen den Klimawandel erfordert innovative Lösungen zur Verringerung der Treibhausgase (THG). Unter diesen Gasen ist Kohlendioxid (CO2) eines der besorgniserregendsten.

Doch es gibt gute Nachrichten: Einem Forscherteam des Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Südkorea ist ein spektakulärer Durchbruch gelungen: eine Technologie zur Umwandlung von CO2 in Methan (CH4) mit einer Umwandlungsrate von 99,3 Prozent.

Spitzentechnologie: der TiO2-CdSe-Photokatalysator

Professor In Soo-il von der DGIST und sein Team entwickelten die Technologie mit Hilfe der Photokatalyse zur Umwandlung von CO2 in nützliche Stoffe durch Sonnenlicht und Wasser.

Zum besseren Verständnis: Die Katalyse ist ein Verfahren, bei dem ein spezieller Stoff, ein so genannter Katalysator, verwendet wird, um chemische Reaktionen zu beschleunigen. Der Katalysator wird bei der Reaktion nicht verbraucht und kann daher wiederholt verwendet werden. Im Falle der Photokatalyse aktiviert der Katalysator die Reaktion mit Hilfe von Lichtenergie.

Der von südkoreanischen Wissenschaftlern entwickelte Photokatalysator besteht aus Cadmiumselenid (CdSe) und amorphem Titandioxid (TiO2). Diese Materialwahl ist von strategischer Bedeutung: CdSe absorbiert effektiv sichtbares und infrarotes Licht, während amorphes TiO2 eine ungeordnete Struktur aufweist, die einen stabileren Ladungstransfer ermöglicht und somit die Zahl der aktiven Stellen erhöht.

Bei diesen Stellen handelt es sich um bestimmte Bereiche auf der Oberfläche des Katalysators, in denen chemische Reaktionen ablaufen. Die Effizienz des Katalysators ist direkt proportional zur Anzahl der aktiven Stellen und bestimmt somit seine Fähigkeit, gleichzeitig eine größere Menge CO2 zu verarbeiten.

Dieser neue Photokatalysator regeneriert sich schnell bei Raumtemperatur mit Sauerstoff, eine einzigartige Eigenschaft, die ihn von herkömmlichen Photokatalysatoren unterscheidet, die zur Regeneration Wärme benötigen.

Diese Eigenschaften sind für eine effiziente CO2-Umwandlung unerlässlich. Darüber hinaus spielen die aktiven Ti3+-Stellen auf der amorphen TiO2-Oberfläche eine wesentliche Rolle bei der Förderung der CO2-Adsorption und des Übergangs in den reaktiven Zustand.

Nahezu perfekte Umsetzung

Bei den Tests zeigte der TiO2-CdSe-Photokatalysator eine hervorragende Leistung und erreichte nach sechs Stunden kontinuierlicher Photoreaktion eine Umwandlungsrate von 99,3 Prozent.

Diese Effizienz eröffnet faszinierende Perspektiven für die Großanwendung und könnte unseren Ansatz zur Verringerung der CO2-Emissionen und zur Erzeugung erneuerbarer Energie revolutionieren.

Dieses Projekt wird durch Forschungsprogramme in Südkorea und China unter der Schirmherrschaft des Ministeriums für Wissenschaft und IKT unterstützt. Diese internationale Unterstützung unterstreicht die Bedeutung und das Potenzial dieser revolutionären Technologie im Kampf gegen die globale Erwärmung.

Die Entdeckung des DGIST-Teams stellt einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigen Lösung dar, da sie nicht nur die CO2-Konzentration in der Atmosphäre reduziert, sondern auch Methan produziert, das als Biogas, eine Quelle grüner Energie, genutzt werden kann.

Dieser wissenschaftliche Durchbruch ebnet den Weg für mögliche industrielle Anwendungen. Es bleibt abzuwarten, wie diese Technologie entwickelt und in unsere globalen Bemühungen zur Erhaltung des Planeten integriert wird, aber die ersten Ergebnisse sind zweifellos vielversprechend.

Quellenhinweis:

Powar, N. S. et al. Unravelling the effect of Ti3+/Ti4+ active sites dynamic on reaction pathways in direct gas-solid-phase CO2 photoreduction. Applied Catalysis B: Environment and Energy, v. 352, 2024.