Forscher verwandeln Treibhausgase in wertvolle Chemikalien

Kanadische Forscher haben einen Weg gefunden, wie sich die Gase Methan und Kohlendioxid in wertvolle Chemikalien umwandeln lassen. Ihre Entdeckung könnte dabei helfen, bestimmte industrielle Prozesse, bei denen solche Gase freigesetzt werden, nachhaltiger zu gestalten und die Palette an Werkzeugen im Kampf gegen die Klimakrise zu erweitern.

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Methan und Kohlendioxid sind sogenannte Treibhausgase. Sie schädigen die Atmosphäre und bewirken, dass mehr Wärme in der Erdatmosphäre eingeschlossen bleibt und die Klimaerwärmung so beschleunigt. Die Folgen sind eine Vielzahl von Umweltproblemen wie ein Anstieg des Meeresspiegels und häufigere Extremwetterereignisse wie Stürme und Unwetter. 

Kohlendioxid (CO2) entsteht vor allem beim Verbrennen von Stoffen wie Kohle, Öl und Erdgas, aber auch bei der Herstellung von Zement. Erdgas besteht zum größten Teil aus Methan. Das Gas wird aber auch etwa in der Tierhaltung verursacht – Kühe erzeugen es durch Verdauungsprozesse und setzen das Gas hauptsächlich durch Rülpsen frei.

Grundzutat ist Sonnenlicht

Die entscheidende Zutat im Umwandlungsprozess, den sich die Wissenschaftler von der McGill University ausgedacht haben, ist Sonnenlicht. „Stellen Sie sich vor, man könnte die Abgase Ihres Autos oder die Emissionen einer Fabrik mithilfe von Sonnenlicht in sauberen Treibstoff für Fahrzeuge, Bausteine für Alltagskunststoffe und Energie für Batterien umwandeln“, sagte Hui Su, einer der beteiligten Chemiker in einem Beitrag der Uni. „Genau diese Art von Umwandlung wird durch unser neues chemisches Verfahren möglich.“

Bei ihrem Prozess ließen sich die Forscher von der Natur inspirieren. Er funktioniert ähnlich wie die Photosynthese – also die Art, wie Pflanzen CO2 und Wasser mit Sonnenlicht in Sauerstoff und Glukose umwandeln.

Endprodukte werden in der Industrie gebraucht

Dazu verwendeten Su und seine Kollegen eine Mischung aus Gold, Palladium und Galliumnitrid, die als Katalysator dient. Wenn Sonnenlicht dazukommt, bindet sich dadurch ein Sauerstoffatom aus dem Kohlendioxid an ein Methanmolekül und erzeugt grünes Methanol. 

Dieser Stoff ist eine essenzielle Grundlage für Kunststoffe, Lösungsmittel und andere wichtige Materialien. Kohlenmonoxid (CO), das als Nebenprodukt anfällt, wird ebenfalls in der chemischen Industrie genutzt und gilt deshalb als wertvolles Gas. Es wird in der Metallverarbeitung und bei der Herstellung von neuen Kraftstoffen verwendet, die als Ersatz für fossile Brennstoffe dienen können.

Funktioniert bei Raumtemperatur

„Indem wir die üppig vorhandene Energie der Sonne nutzen, können wir im Grunde 2 Treibhausgase in nützliche Produkte recyceln. Der Prozess funktioniert bei Raumtemperatur und benötigt weder hohe Hitze noch aggressive Chemikalien, die bei anderen chemischen Reaktionen eingesetzt werden“, sagte der leitende Forscher Chao-Jun Li.

Die Studie der kanadischen Forscher erschien kürzlich im Fachmagazin Nature Communications. Die Forscher sehen darin einen wichtigen Beitrag, Kanada auf seinem Weg zu unterstützen, bis 2050 klimaneutral zu werden.