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CO2 ist das Problem unserer Zeit. Das Treibhausgas macht mit derzeit über 400 ppm (parts per million = Millionstel) nur einen kleinen Teil der irdischen Atmosphäre aus, aber sein Beitrag ist entscheidend. Seit Beginn der Industrialisierung hat die CO2-Konzentration in der Atmosphäre von 280 ppm auf über 400 ppm zugenommen – mit drastischen Folgen für das Klima und den Anstieg des Meeresspiegels. Für diesen Anstieg verantwortlich ist in erster Linie die Verbrennung von fossilen Energieträgern, bei der CO2 freigesetzt wird.
Zugleich ist CO2 aber auch unverzichtbar für das Leben auf der Erde. Pflanzen benötigen das Gas für die Photosynthese, bei der Sonnenenergie in chemische Energie umgesetzt und dabei Sauerstoff freigesetzt wird. CO2 wird im Laufe dieses Prozesses gebunden und dadurch der Atmosphäre entzogen – Pflanzen sind damit natürliche Kohlenstoffsenken.
So klingt die Idee, das Treibhausgas durch eine Art künstlicher Photosynthese aus der Luft zu holen und damit Treibstoffe oder andere Chemikalien herzustellen, sehr verlockend. Mehrere Projekte in Forschung und Wirtschaft verfolgen diesen Ansatz, etwa eine Forschungsgruppe der ETH Zürich, die in einer Mini-Raffinerie nachhaltigen Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft herstellt, oder die kanadische Firma Carbon Engineering, die aus der Luft herausgefiltertes CO2 in Benzin umwandelt.
Auch Professor Jun Huang von der University of Sydney beschreitet diesen Weg. «Wir haben uns von Pflanzen und Blättern inspirieren lassen und eine künstliche Methode der Photosynthese entwickelt», sagt Huang in einer Mitteilung der Hochschule. Um die Photosynthese zu simulieren, hat sein Team sogenannte «Microplates» (Mikroplatten) aus Kohlenstoff gebaut, die mit winzigen Kohlepartikeln übersät sind, die wiederum «Poren» enthalten.
Diese absorbieren CO2 und Wasser. «Sobald CO2 und Wasser absorbiert sind, beginnt ein chemischer Prozess, der beide Stoffe verbindet und sie in Kohlenwasserstoff umwandelt – einen organischen Stoff, der für Treibstoffe, Medikamente, Agrochemikalien, Textilien und Baustoffe verwendet werden kann», erklärt Huang, dessen Studie im Fachmagazin «Chemical Communications» erschienen ist.
Die Mikroplatten sind erst der Anfang, wenn es nach Huang geht. In der Zukunft soll die Technologie in grösserem Massstab Anwendung finden: «Die nächste Phase unserer Forschung», erläutert Huang, «wird auf die gross angelegte katalytische Synthetisierung und die Planung eines Reaktors für die industrielle Umwandlung fokussieren.»
Wenn aus der Atmosphäre gefiltertes CO2 für Baustoffe oder dergleichen verwendet wird, ist es für längere Zeit gebunden und wirkt dann nicht als Treibhausgas. Stellt man dagegen Treibstoffe daraus her, gelangt es bei deren Verbrennung wieder in die Luft. Der Unterschied zu herkömmlichen Treib- und Brennstoffen liegt darin, dass diese vor Jahrmillionen gebundenes CO2 freisetzen und damit die Gesamtmenge des Treibhausgases erhöhen.
(dhr)