24.03.2020

Rohstoffe aus Kohlendioxid

Neues Projekt erforscht nachhaltige Nutzung des Treibhausgases.

Mit Blick auf den Klimaschutz werden heute weltweit Wege gesucht, den Ausstoß des Treib­hausgases Kohlendioxid in die Erd­atmosphäre zu verringern. Die industrielle Verwertung von CO₂-Emissionen spielt dabei eine zunehmend wichtige Rolle. Hier setzt ein neues Forschungsprojekt an, in dem die Universität Bayreuth mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft eng zusammen­arbeitet. Das Ziel ist die Nutzung von CO₂-Emissionen zur Synthese der Produkte Methan und Wasserstoff­peroxid, die als wertvolle Rohstoffe in unter­schiedlichen Industrie­zweigen eingesetzt werden können. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 1,5 Millionen Euro.

Abb.: Aufbau und Funktions­weise der geplanten photoelektro­chemischen...
Abb.: Aufbau und Funktions­weise der geplanten photoelektro­chemischen Reaktions­zelle. (Bild: UBT)

Das Verbund­projekt zielt darauf ab, wirtschaftliche und ökologische Vorteile der Nutzung von Kohlen­dioxid-Emissionen zu verbinden. Gemeinsam wollen die Partner aus Wissenschaft und Industrie eine mit Sonnenlicht betriebene photo­elektrochemische Reaktions­zelle entwickeln. In dieser Zelle sollen aus Wasser und Kohlendioxid, das bei unterschiedlichen industriellen Herstellungs­prozessen freigesetzt wird, die werthaltigen Produkte Methan und Wasserstoff­peroxid erzeugt werden. Wasserstoff­peroxid ist eines der wichtigsten Bleich- und Desinfektions­mittel. Es wird bisher zu relativ hohen Kosten produziert, die mit Hilfe der Reaktionszelle erheblich gesenkt werden könnten. Darüber hinaus wird Wasserstoff­peroxid derzeit in der Forschung daraufhin untersucht, ob es sich als Energieträger, beispiels­weise für Brennstoff­zellen, eignet. Damit die chemische Umwandlung von Wasser und Kohlendioxid in Methan und Wasserstoff­peroxid abläuft, sind spezielle Katalysatoren erforderlich. Auch diese Katalysatoren sollen für die geplante Reaktionszelle entwickelt werden.

„Eine Besonderheit unseres Projekts besteht darin, dass eine wissen­schaftliche Begleit­studie die Nach­haltigkeit des zugrunde­liegenden Konzepts durch eine Umwelt- und Kostenanalyse ständig überprüfen wird“, sagt Roland Marschall, Professor für Physi­kalische Chemie an der Universität Bayreuth. Er leitet innerhalb des Projekts eine Arbeits­gruppe, die sich mit der Synthese und der Modifizierung neuer Oxidmaterialien befasst. Diese Oxide sind unverzichtbar für die Umwandlungs­prozesse, wie sie künftig in der Reaktionszelle ablaufen sollen. 

Das Verbund­projekt wird von der H.C. Starck Tantalum and Niobium in Goslar koordiniert. Weitere Forschungspartner sind das Dechema-Forschungs­institut in Frankfurt am Main, die Leibniz Universität Hannover, das Unternehmen Neoxid in Neuss sowie das Institut für Technikfolgen­abschätzung und Systemanalyse am Karlsruher Institut für Technologie. Das Vorhaben „CO₂SimO – Photo­elektrochemische CO₂-Reduktion bei simultaner oxidativer Wertstoff­gewinnung“ wird unter der BMBF-Förder­richtlinie „CO₂ als nachhaltige Kohlenstoff­quelle – Wege zur industriellen Nutzung (CO₂-WIN)“ gefördert. 

U. Bayreuth / JOL

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