19.04.2014

Neue Osnabrücker Zeitung/ Neue OZ

Klimakiller wird Energieträger

CO2 zu Ethanol gewandelt

Osnabrück. Amerikanischen Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, aus CO 2 Ethanol zu erzeugen. Der dafür nötige Energieverbrauch ist gering. Der Klimakiller Kohlendioxid kann so zur Herstellung eines Erneuerbare-Energie-Trägers genutzt werden.
Die globale Erwärmung der Erde durch Gase wie Kohlendioxid wird immer wieder intensiv diskutiert. Dabei sind die Industrie, die Forschung und die Politik in stetigem Austausch, das vom Europäischen Parlament 2009 ausgegebene Ziel einer Erderwärmung um maximal zwei Grad in den nächsten 100 Jahren zu erreichen. Ein Weg war bislang nur Fantasie: die Umwandlung von CO 2 in den Brennstoff Ethanol. Diese sogenannte " Dream Reaction" ist jetzt Forschern der Universität in Stanford, Kalifornien, gelungen, wie sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift " Nature" schreiben.
Die Wissenschaftler um den Chemiker Matthew Kanan haben eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe Ethanol elektrochemisch hergestellt werden kann. Der bisher einzige Weg, um aus Kohlendioxid Ethanol zu gewinnen, verläuft über die Vergärung von Pflanzen. Dieses sogenannte Bio-Ethanol kann dann als alternativer Kraftstoff in Ottomotoren verwendet werden.
" Die Gewinnung von Bio-Ethanol wird durch die Effizienz der Fotosynthese eingeschränkt", erklärt Kanan. Einen weitaus sinnvolleren Weg, der keine Nahrungsmittelressourcen verbraucht, sieht die Forschergruppe in der Umwandlung vom Klimakiller CO 2 zu Ethanol. Dieser Weg führt über eine elek trochemische Zelle. Die bislang einzig bekannte Methode, bei der dieser Prozess initiiert werden konnte, verbrauchte zu viel Energie und ergab viele unerwünschte Nebenprodukte. Gearbeitet wurde in dem entscheidenden Syntheseschritt mit einer Kupferelektrode. Die Wissenschaftler um Kanan haben diese Elektrode jetzt so modifiziert, dass das Material eine spezielle Oberfläche erhält. Die neue nanokristalline Kupferoberfläche besteht aus einem kontinuierlichen Netzwerk von nanometergroßen Kristallen, die durch sogenannte Korngrenzen in ihrer Struktur unterbrochen werden. Dieser Katalysator ermöglicht die " Dream Reaction".
Um die Reaktion ablaufen lassen zu können, reicht bereits eine geringe Energiezufuhr. Diese kann aus Wind- oder Sonnenenergie gewonnen werden. Überschüssige Energie, die sich an besonders effizienten Tagen gewinnen lässt und die nicht direkt in das Stromnetz eingespeist wird, kann so gespeichert werden. Diese Energie initiiert die chemische Reaktion und produziert den Kraftstoff Ethanol. Die elektrochemische Zelle würde somit als Energiewandler dienen. " Wir haben ein Material gefunden, das über eine zweistufige elektrochemische Reaktion aus CO 2 Ethanol produziert. Im ersten Schritt wird aus Kohlendioxid Kohlenmonoxid gewonnen, im zweiten Prozessschritt konnten wir durch die spezielle Elektrode aus Kohlenmonoxid und Wasser Ethanol gewinnen. Um diese Reaktion zu initiieren, wird Energie benötigt, die wir aus erneuerbaren Quellen wie Solarzellen oder Windkraftanlagen erhalten können", so Kanan, " damit wäre dem wachsenden Problem der Speicherung überschüssiger Energien wesentlich geholfen."
Bei Bedarf kann das Ethanol als Brennstoff in einer Ethanol-Brennstoffzelle, etwa in einem Auto, wieder eingesetzt werden. Die Forscher sagen, dass sie die strukturellen Eigenschaften des neuartigen Materials in Zukunft noch genauer untersuchen wollen. " Wir haben ein nanokristallines Material entwickelt, das hoch geordnete atomare Bereiche hat, die sich mit unstrukturierten Zonen abwechseln. Gerade dieser Wechsel scheint die besonderen Eigenschaften der Elektrode auszumachen."
Bildtext:
Die Entdeckung der amerikanischen Wissenschaftler könnte nicht nur den CO2-Ausstoß verringern, sondern kann auch zur Herstellung eines Erneuerbare-Energie-Trägers genutzt werden.
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dpa

Elke Bunge