Neue Rohstoffquelle: Forscher binden CO2 mit Sonnenstrahlen

Japanische Wissenschaftler haben einen fotosyntheseähnlichen Prozess entwickelt, durch den Kohlenstoffdioxid gebunden werden kann. Die daraus gewonnenen Erzeugnisse können als Rohstoff weiterverwendet werden. So lässt sich der Bedarf an fossilen Energieträgern reduzieren und die Schadstoffbilanz von Produkten aufbessern.

Masahiro Murakami und sein Team haben einen chemischen Prozess erforscht, durch den Kohlenstoffdioxid an einem Molekül fixiert werden kann. Die Japaner orientierten sich bei ihrer Arbeit an der Fotosynthese, wie sie in der Natur vorkommt. Pflanzen, Bakterien und Algen verwenden Licht, um aus energiearmen Stoffen wie Kohlenstoffdioxid energiereichere Verbindungen wie Stärke herzustellen. Als Nebenprodukt fällt dabei der für uns lebenswichtige Sauerstoff ab.

Die chemische Reaktion, wie sie von Murakami jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht wurde, kann allerdings keinen Sauerstoff produzieren. Doch mit Murakamis Methode kann das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid als Rohstoffquelle nutzbar gemacht werden. Wie die Fotosynthese in der Natur besteht auch Murakamis Entdeckung aus zwei Teilreaktionen.

Im ersten Schritt wollten die Wissenschaftler eine geeignete Verbindung herstellen, die in der Lage ist, mit dem Kohlendioxid in der Luft zu reagieren. Bei Kohlenstoffdioxid handelt es sich um ein sehr stabiles Molekül, das sich nur mit Hilfe von sehr energiereichen Reaktionspartnern auftrennen lässt. Als Ausgangsstoff zur Erzeugung eines Reaktionspartners diente eine einfache chemische Flüssigkeit Namens α-Methylaminoketon. Unter Einwirkung von UV-Licht lässt sich dessen Molekülstruktur verändern. Es entsteht ein hochenergetisches Zwischenprodukt, das in der Lage ist, eine Reaktion mit Kohlenstoffdioxid in Gang zu setzen.

Im zweiten Schritt erhitzten die Japaner das Zwischenprodukt auf 60 Grad Celsius und fügten eine Base hinzu, so dass es mit dem Kohlendioxid in der Luft reagieren konnte. Das Kohlenstoffdioxid heftet sich dabei an die Moleküle des α-Methylaminoketon. Diese werden so in einen stabilen, energieärmeren Zustand zurückgeführt. Auf diese Weise wird sogenannter Kohlensäurediester erzeugt, der unter anderem in der Chemieindustrie für die Herstellung anderer Verbindungen zur Anwendung kommen könnte.

Die große Innovation am Konzept der Japaner ist die Einfachheit der Durchführung. So genügt schon diffuses Sonnenlicht an einem bewölkten Tag, um den ersten Schritt der Reaktion einzuleiten. Zudem ist das Verfahren variabel anzuwenden. Es können verschiedenste Ausgangsstoffe anstatt des α-Methylaminoketon herangezogen werden, je nachdem, welches Endprodukt erwünscht ist. Im großen Stil angewendet könnte das Verfahren dazu dienen, chemische Verbindungen für die Weiterverarbeitung zu erzeugen. Der Bedarf an fossilen Brennstoffen, die sonst anstelle des Kohlenstoffdioxids zur Herstellung einer Chemikalie zum Einsatz gekommen wären, könnte reduziert werden. Zudem ist das Verfahren geeignet, die Schadstoffbilanz von Produkten aufzubessern.

Kommentare

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  1. Rainer Livschütz sagt:

    Interessanter Artikel
    Statt immer nur zu meckern
    und unmögliche Forderungen
    aufzustellen, geht solche
    Forschung in die richtige
    Richtung. Ich würde gerne
    mehr darüber erfahren

  2. sirik sagt:

    http://www.zerohedge.com/news/2012-12-02/fling-aint-what-it-used-be

    „Natural gas is one of the cleanest burning fossil fuels, in relative abundance, extremely versatile and energy rich, …..“

  3. sirik sagt:

    warum ein problem lösen was kein problem ist ?

    man ist verrückt.