Reduzierung der CO2-Emissionen durch Kohlenstoffabscheidung mit Licht

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Es ist klar, dass unser Planet so schnell wie möglich CO2-neutral werden muss. Viele Staats- und Regierungschefs der Welt haben verschiedene Netto-Null-Ziele festgelegt, die von 2030 bis 2050 reichen. Doch diese Ziele können mit der Senkung von Emissionen allein kaum erreicht werden, wie auch der 6. Bericht des IPCC feststellt. Hier kommt die Kohlenstoffabscheidung ins Spiel.

Es gibt bereits einige Methoden zur Kohlenstoffabscheidung

Kohlenstoffabscheidung ist der allgemeine Begriff für Methoden zur Abtrennung von CO2 aus einem Körper. Wissenschaftler:innen experimentieren seit einigen Jahren mit der Abscheidung von Kohlenstoff unter Verwendung von Flüssigkeiten oder Feststoffen. Diese Methoden erfordern jedoch häufig viel Energie, um die Temperatur- oder Druckdifferenz zu erzeugen, die für die Abscheidung von Kohlenstoff erforderlich ist. Jetzt experimentieren Forschende am Labor für Elektrochemie und Energiesysteme der ETH Zürich mit einer neuen Lösung: der Kohlenstoffabscheidung mit Licht. Das Projekt wird von Professorin Maria Lukatskaya geleitet. RESET sprach mit Anna de Vries, die dem Team angehört, darüber, warum ihre neue Methode der Kohlenstoffbindung in der Praxis von entscheidender Bedeutung ist.

Visualisierung: ETH Zurich

CO2 ist in sauren Lösungen weniger löslich

Die Kohlenstoffabscheidung mit Licht beginnt eigentlich im Dunkeln. Luft wird in einer dunklen Umgebung durch eine alkalische Flüssigkeit geleitet, wodurch das CO2 in der Luft Karbonate bildet. Dann wird Licht hinzugefügt, wodurch die Flüssigkeit sauer wird. De Vries erklärt, dass „CO2 in sauren Lösungen weniger stabil ist“, was bedeutet, dass CO2 die Flüssigkeit nun in Form von Blasen verlässt, bevor es in Gastanks gesammelt wird. Sobald die Flüssigkeit kein CO2 mehr enthält, wird das Licht ausgeschaltet und der Prozess beginnt von vorn.

Die Tatsache, dass der Prozess zyklisch ist und die gleiche Flüssigkeit wiederverwendet werden kann, ist von entscheidender Bedeutung. Wenn das Molekül nicht reversibel wäre, würde die Methode schnell teuer werden. Zwar hatten Forschende diese Molekülklasse bereits in anderen Anwendungen untersucht, doch sie waren nie über die Hürde hinweggekommen, herauszufinden, wie sich eine Zersetzung vermeiden lässt. „Wir konzentrieren uns darauf, die Stabilität des Moleküls zu verbessern”, sagt de Vries. Dazu wird der Lösung anstelle von Wasser ein Co-Lösungsmittel hinzugefügt, sodass die Flüssigkeit über einen längeren Zeitraum (einen Tag bis mindestens drei Wochen) wiederverwendet werden kann. Dadurch bleiben die Kosten des Projekts niedrig. Außerdem kann das Co-Lösungsmittel die Anzahl der in der Flüssigkeit gelösten Moleküle erhöhen, was die CO2-Aufnahmekapazität insgesamt verbessert. Diese Entwicklung wurde durch Berechnungen von Dr. Kateryna Goloviznina und Professor Mathieu Salanne von der Sorbonne-Universität in Paris unterstützt.

Die Kohlenstoffabscheidung wird durch Kohlenstoffausgleichsprogramme finanziert

Projekte zur CO2-Abscheidung werden oft mit CO2-Kompensationsprogrammen verknüpft, bei denen stark umweltverschmutzende Branchen wie die Luftfahrtindustrie ihre Klimaauswirkungen durch die Zahlung von Geldern zur Reduzierung der CO2-Emissionen ausgleichen. Diese Programme sind jedoch nicht unbedingt gut für das Klima. Oft bieten sie der Industrie die Möglichkeit, Nachhaltigkeit zu behaupten, ohne ihr Geschäftsmodell zu ändern. De Vries räumt ein, dass es wichtig ist, zu verhindern, dass „die Industrie einfach weitermacht wie bisher“. Sie weist auch auf das Potenzial von CO2 hin. Das bei der Abscheidung aufgefangene CO2 kann zum Beispiel zur Herstellung von nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) verwendet werden. Doch auch SAF hat seine Kritiker, die bemängeln, dass bei der Verbrennung von SAF die gleiche Menge an CO2 wie bei Kerosin entsteht und dass die Luftfahrtindustrie auf diese Weise weiterhin ihren Beitrag zur globalen Erwärmung vermeiden kann. Trotz aller Vorteile der CO2-Abscheidung muss die Reduzierung von Emissionen weiterhin Priorität haben.

Die Kohlenstoffabscheidung mit Licht hat Potenzial, wenn das Projekt in großem Maßstab durchgeführt wird

Damit die CO2-Abscheidung mit Licht einen Unterschied bei unseren CO2-Emissionen bewirken kann, muss das Projekt in großem Maßstab durchgeführt werden. De Vries und Lukatskaya beschreiben das Potenzial des Projekts, aber auch seine Dringlichkeit: „Angesichts der globalen Erwärmung muss alles so schnell wie möglich geschehen.“

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