Vielversprechende Komponente: Molybdändisulfid – hier im Rasterelektronen-Mikroskop – sorgt für stabilere Katalysatoren, die sich nicht so leicht "vergiften" lassen.
Bild: TU Wien

Die Zukunft der Energieverwertung ist im Wandel. Angesichts der Klimakrise muss immer dringender an gut umsetzbaren Möglichkeiten geforscht werden, um möglichst wenig Kohlenstoffdioxid – CO2 – in die Atmosphäre zu bringen. Gleichzeitig braucht es Alternativen, um den hohen Energiebedarf zu decken. Ein Wiener Forschungsteam hat nun ein Verfahren entwickelt und patentiert, bei dem das klimaschädliche Treibhausgas CO2 mit Hilfe spezieller Katalysatoren in wertvolles Methanol umgewandelt werden kann.

Das ist prinzipiell keine neue Idee. Es gab und gibt bereits etliche Projekte, bei denen Abgasen neue Stoffe abgewonnen werden können. Um CO2 umzuwandeln, nutzt man oft Katalysatoren mit Kupfer. Doch bei Abgasen handelt es sich um ein Gemisch aus mehreren Substanzen – und das können dafür sorgen, dass diese Katalysatoren ihre Wirkung verlieren.

Robust durch Schwefel und Molybdän

Kupferbasierte Katalysatoren hätten "den großen Nachteil, dass sie nicht robust sind", erklärt Karin Föttinger vom Institut für Materialchemie der Technischen Universität (TU) Wien in einer Aussendung. "Wenn im Abgasstrom neben Kohlendioxid auch noch andere Substanzen vorkommen, zum Beispiel Schwefel, dann verliert der Katalysator rasch seine Wirkung. Man sagt, er wird vergiftet."

Föttinger hat sich mit ihrem Team daher auf die Suche nach besseren Materialien gemacht. Für den Einsatz in der Industrie seien Katalysatoren notwendig, die robust, haltbar und zuverlässig sind, und möglichst Abgase ohne Vorbehandlung verarbeiten können. Dafür können sie auch ein bisschen weniger aktiv sein.

Die Forscherin konnte mit ihrem Team zeigen, dass Katalysatoren auf Basis von Schwefel und Molybdän diese Anforderungen erfüllen. Mit speziellen Zusatzelementen könnten die Eigenschaften der Katalysatoren genau an den gewünschten Einsatzbereich angepasst werden.

Methanol gewinnt an Bedeutung

Mit dem Verfahren lässt sich aus CO2-haltigem Abgas Methanol herstellen – für Föttinger "ein attraktives Produkt", das bei Raumtemperatur flüssig ist und sich problemlos lagern lässt. Es gewinnt in einigen Industrien immer mehr an Bedeutung, etwa in der Schifffahrt, um Antriebe bereitzustellen, die eine bessere Klimabilanz haben. Auch bei Alternativen zu – und Kombinationen mit – Elektroantrieben ist Methanol neben Wasserstoff in den Fokus gerückt.

Mit den neuen Katalysatoren lassen sich den Forschenden zufolge auch andere Moleküle herstellen, etwa höhere Alkohole. "Wir arbeiten derzeit noch daran, genau herauszufinden, wie man Parameter wie Druck und Temperatur am besten wählt, um unterschiedliche Produkte zu erzeugen", sagt Föttinger. In Kooperation mit Partnerfirmen möchte sie die Methode nun auf Industriemaßstab hochskalieren und die Anwendung im Detail verbessern. (APA, red, 28.6.2022)