Villigen
Studie von PSI-Forschenden zeigt: Kohlendioxid kann zur wertvoller Ressource werden

PSI-Forschende haben untersucht, wie Kohlendioxid profitabel umgewandelt werden kann, um das Klima zu schützen.

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Thomas Justus Schmidt, Leiter des Forschungsbereichs Energie und Umwelt am PSI, ist zuversichtlich, dass die Nutzung von CO2 als Rohstoff einen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz leisten kann.

Thomas Justus Schmidt, Leiter des Forschungsbereichs Energie und Umwelt am PSI, ist zuversichtlich, dass die Nutzung von CO2 als Rohstoff einen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz leisten kann.

Zvg/Scanderberg Sauer Photography

In einer neuen Studie zeigen Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI in Villigen, dass die sogenannte CO2-Elektrolyse profitabel sein und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten kann. Bei diesem Verfahren wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre oder am Ort seiner Entstehung, beispielsweise bei industrieller Produktion, aufgefangen. Die anschliessende Umwandlung per Elektrolysezelle macht dieses für die chemische Industrie nutzbar.

«Eine der grössten Herausforderungen unserer Zeit ist es, die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre zu verringern», schreibt das PSI. «Nur so können wir den Klimawandel aufhalten. Dazu ist es nicht nur notwendig, die Emissionen von Industrie, Verkehr und Haushalten rapide zu senken.» Um die beschlossenen Klimaziele rechtzeitig zu erreichen, so würden viele Analysen zeigen, muss ausserdem der Atmosphäre aktiv CO2 entzogen oder dieses bereits an den Quellen abgefangen werden, um es unschädlich zu machen.

Doch: Was geschieht mit diesem Treibhausgas? Eine Möglichkeit besteht darin, es quasi wegzuschliessen. So wird das CO2 bereits in unterirdische Speicher wie etwa entleerte Erdgas- oder Salzlagerstätten gepumpt. Die andere Option ist, CO2 als Rohstoff zu nutzen: entweder direkt als Lösch-, Kälte- und Düngemittel dienen. Lohnender jedoch ist die Verwendung als Ausgangsstoff für andere Produkte.

Kohlenmonoxid ist rentabler als Ameisensäure

Frühere Studien unter anderem des PSI haben gezeigt, dass die Produkte Kohlenmonoxid (CO) und Ameisensäure (HCOOH) besonders aussichtsreich sind, weil sie sich recht leicht aus Kohlendioxid herstellen lassen: zusammen mit Wasser per Elektrolyse. Ameisensäure dient etwa als Antirheumatikum, aus Kohlenmonoxid können mit Wasserstoff synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Und diese gelten als sehr zukunftsträchtig, da sie Diesel, Benzin und Kerosin aus fossilen Quellen ersetzen können und CO2-neutral sind.

Im Rahmen der Studie untersuchten die Forschenden des PSI gemeinsam mit internationalen Kollegen nun, ob die Elektrolyse von CO2 zu Kohlenmonoxid oder Ameisensäure wirtschaftlich profitabel betrieben werden kann und ob sie mehr CO2 verbraucht, als sie selbst durch ihren Energiebedarf erzeugt. Mit anderen Worten: Kann das Verfahren Geld einbringen und als CO2-Senke das Klima schützen?

Die Forschenden um Erstautor Bernhard Pribyl-Kranewitter, während der Studie Doktorand am Labor für Elektrochemie des PSI, haben zwei Szenarien durchgespielt. Das Ergebnis: Ameisensäure kann in sogenannten mikrofluiden Zellen profitabel hergestellt werden. Allerdings verursacht ihre Produktion mehr CO2 als sie verbraucht.

Die Kohlenmonoxid-Produktion habe aber schon jetzt das Potenzial zur CO2-Senke, sagt Projektleiter Thomas Justus Schmidt, Leiter des Forschungsbereichs Energie und Umwelt am PSI. «Und dieses wird noch grösser, je mehr der Anteil erneuerbarer Energien am Strommix steigt.» Allerdings konnte Kohlenmonoxid im Basisszenario mit keiner Zellarchitektur profitabel hergestellt werden, wobei die am PSI entwickelte Elektrolyse-Zelle hier das höchste Potenzial erzielte.

Wenn die Technik sich noch weiterentwickelt und die Preise sich erwartungsgemäss vergünstigen, hat Kohlenmonoxid das grösste Potenzial für eine ökonomische und ökologische Verwendung von Kohlendioxid. «Seine Herstellung kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten, da es sich um eine sogenannte negative Emissions-Technologie handelt», sagt Schmidt. Zumal der Markt viel grösser ist als bei Ameisensäure. (az)

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