Künstliches Blatt verwandelt CO2 in Treibstoff und wertvolle Chemikalien

Inspiriert von der Photosynthese der Pflanzen haben Forscher der University of Cambridge und der University of California-Berkeley ein künstliches Blatt entwickelt, das mithilfe von Sonnenlicht CO₂ in Kohlenwasserstoffe umwandelt und so eine nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen bietet.

Mô hình lá nhân tạo. (Nguồn: Đại học Cambridge)

Künstliches Blattmodell. (Quelle: Universität Cambridge)

Dementsprechend werden winzige Kupfer-Nanoblumen (eine neu entwickelte Klasse von Nanopartikeln mit blumenähnlicher Struktur) an einem künstlichen Blatt befestigt, um sauberen Kraftstoff und hochwertige Chemikalien zu produzieren.

Anders als die meisten Katalysatoren, die CO₂ nur in einzelne Kohlenstoffmoleküle umwandeln können, enthält das Gerät ein lichtabsorbierendes Blatt aus Perowskit (ein Material, das zur Herstellung von Hochleistungs-Solarzellen verwendet wird) mit einem Kupfer-Nanoblumen-Katalysator, der Kohlendioxid in komplexere Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen umwandelt, typischerweise Ethan und Ethylen – Rohstoffe für flüssige Brennstoffe, Chemikalien und Kunststoffe.

Berichten zufolge, die in der Fachzeitschrift Nature Catalysis veröffentlicht wurden, stammen heutzutage praktisch alle Kohlenwasserstoffe aus fossilen Brennstoffen.

Die Forschung bietet eine sauberere Alternative zu diesem Kraftstoff, da die vom Team aus Cambridge und Berkeley entwickelten Methoden Chemikalien und Kraftstoffe aus CO₂, Wasser und Glycerin, einer häufig vorkommenden organischen Verbindung, ohne zusätzliche Kohlenstoffemissionen erzeugen.

Um eine höhere Effizienz zu erreichen und die Energiebeschränkungen des Wasserspaltungsprozesses zu überwinden, fügte das Team außerdem Silizium-Nanodrahtelektroden hinzu, die Kohlenwasserstoffe 200-mal besser produzierten als frühere Wasser- und CO₂-Spaltungssysteme. Diese Forschung verbessert nicht nur die Effizienz der CO₂-Entfernung, sondern produziert auch hochwertige Chemikalien wie Glycerat, Laktat und Formiat, die in der Pharmazie, Kosmetik und synthetischen Chemie eingesetzt werden.

Den Autoren zufolge wird die Anwendung ihrer Forschung auf komplexere organische Reaktionen die Tür zu Innovationen in der nachhaltigen chemischen Produktion öffnen. Durch kontinuierliche Verbesserungen kann die Forschung den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft und CO2-neutralen Wirtschaft beschleunigen.

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Quelle