CO2 und Methan werden zu Wertstoffen

Forscher der McGill University haben die Kraft des Sonnenlichts genutzt, um CO2 und Methan, zwei der schädlichsten Treibhausgase, in wertvolle Chemikalien umzuwandeln - nämlich in Methanol und Kohlenstoffmonoxid (CO). Das könnte dazu beitragen, den Klimawandel zu bekämpfen und bestimmte Industrieprodukte umweltverträglicher herzustellen.

"Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die Abgase ihres Autos oder die Emissionen einer Fabrik mithilfe von Sonnenlicht in sauberen Kraftstoff für Fahrzeuge, Bausteine für alltägliche Kunststoffe und elektrischen Strom umgewandelt werden könnten. Genau diese Art von Umwandlung ermöglicht dieser neue chemische Prozess", so Postdoc Hui Su. Die Reaktion basiert auf dem Bauplan der Natur und ähnelt der Photosynthese, bei der das Blattgrün CO2 und Sonnenlicht in Energie umwandelt, die Pflanzen zum Wachsen brauchen.

Bei der Umsetzung von CO2 und Methan ist ein Katalysator aus Gold, Palladium und Galliumnitrid aktiv. Wenn die Gase in Anwesenheit des Katalysators dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, löst sich aus dem CO2 ein Sauerstoffatom, sodass CO entsteht. Das Sauerstoffatom verbindet sich mit dem Methanmolekül zu Methanol. CO kann ausser als Chemierohstoff als Ausgangsmaterial für Treibstoffe genutzt werden. Methanol ist selbst ein Treibstoff, der auch anderweitig eingesetzt werden kann, etwa zum Betrieb von Brennstoffzellen.

"Indem wir die reichlich vorhandene Energie der Sonne nutzen, können wir im Wesentlichen zwei Treibhausgase in nützliche Produkte umwandeln", so Chao-Jun Li, Professor für Chemie. "Der Prozess funktioniert bei Raumtemperatur und erfordert keine aggressiven Chemikalien, wie sie bei anderen chemischen Reaktionen nötig sind."

"Diese Innovation könnte zum vielversprechenden Weg zu Kanadas Ziel werden, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, und verwandelt eine ökologische Herausforderung in eine Chance für eine nachhaltigere Zukunft", verdeutlicht Lis Doktorand Jing-Tan Han.

Der Prozess funktioniert am effektivsten, wenn die beiden Ausgangsgase im Verhältnis 50 zu 50 eingesetzt werden können, weil nur dann eine vollständige Umwandlung stattfindet. Die Frage, wie die Forscher die Gase gewinnen wollen, haben sie nicht beantwortet. CO2 lässt sich zwar mit vorhandenen Technologien aus der Luft entfernen, doch bei Methan dürfte sich das schwierig gestalten. Denn es liegt in sehr geringen Konzentrationen vor. Man könnte auch Erdgas nehmen, das mit Methan fast identisch ist, doch dann wäre der Vorteil der Umweltverträglichkeit zumindest teilweise dahin.