Kohlendioxid aus der Luft zurückzugewinnen, ist ein Mittel im Kampf gegen den Klimawandel. Das Verfahren ist im Prinzip einfach: die angesaugte Umgebungsluft strömt durch eine Art Filter, der mit CO2-absorbierendem Material beschichtet ist. Das Material nimmt die CO2-Moleküle auf. Sobald es vollständig beladen ist, wird es erhitzt. Dadurch lösen sich die Moleküle – das Material regeneriert sich. Das so gewonnene CO2 lässt sich lagern, für Jahrtausende in geeignetem Basaltgestein speichern oder gar kommerziell nutzen. Forschende der ZHAW School of Engineering haben nun herausgefunden, dass dieses Abscheiden der CO2-Moleküle mit einem neuentwickelten Hybridmaterial bei deutlich geringeren Temperaturen und somit energieeffizienter möglich ist als bisher angenommen.
Regenerationstemperatur stark reduziert
Die Forschenden am ZHAW-Institute of Materials and Process Engineering (IMPE) nennen ihr neu geschaffenes Hybridmaterial aus Polyethylenimin und ionischer Flüssigkeit «IMPE-Cap». Unter Anwendung einer spektroskopischen Technik konnten die Forschenden aufzeigen, dass IMPE-Cap die chemische Bindung zwischen CO2 und der Materialoberfläche schwächt. Im Labor löste sich das CO2 bereits bei lediglich 50 Grad Celsius. «Die derzeit verfügbaren Filter müssen auf rund 80 bis 100 Grad Celsius erhitzt werden, um die CO2-Moleküle abzuscheiden», so ZHAW-Forscher Daniel Matthias Meier, Leiter des Labors für Verfahrenstechnik am IMPE.
Bisher unterschätztes Potenzial
«Das Energiesparpotenzial bei diesem Prozess ist gross und wurde bisher unterschätzt», sagt ZHAW-Forscher Nobutaka Maeda. IMPE-Cap habe das Potenzial für industrielle Anwendungen, um Energie zu sparen und die Betriebskosten für die CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre oder aus Abgasen von Kraftwerken und Fabriken zu senken. Der Anwendungshorizont dieser ausgefilterten Moleküle ist übrigens breit: von der Herstellung von Pflanzendünger über Kühlmittel bis hin zu synthetischen Treibstoffen ist vieles möglich.
Artikel im Journal Energy & Fuels, Vol. 35, 20.05.2021 Toward carbon dioxide capture from the atmosphere : lowering the regeneration temperature of polyethylenimi
Text: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
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