Kohlendioxid mit elektrochemischem Verfahren einfangen

Nicht nur die Reduzierung von CO2-Emissionen gilt als wichtige Maßnahme zur Senkung des Kohlendioxidgehalts in der Erdatmosphäre, sondern auch das Fangen und Speichern des Treibhausgases aus der Luft. Wissenschaftler an der Friedrich-Schiller-Universität Jena wollen jetzt eine Methode entwickeln, um auf Basis elektrochemischer Verfahren mit nachwachsenden Rohstoffen Kohlendioxid aus der Luft herauszufiltern. Im Rahmen ihres Programms CZS Nexus fördert die Carl-Zeiss-Stiftung dafür die Nachwuchsgruppe um den Chemiker Dr. Tilmann J. Neubert über fünf Jahre mit rund 1,8 Millionen Euro.

Das Team will dafür vor allem sogenannte Chinone verwenden – also organische Moleküle, die aus einem Ring aus sechs Kohlenstoffatomen bestehen, bei dem an zwei gegenüberliegenden Ecken zwei Sauerstoffatome per Doppelbindung verknüpft sind, und die so auch in vielen natürlichen Stoffen etwa in Pflanzen vorkommen. Fügt man dieser Verbindung Elektronen hinzu, dann werden die Sauerstoffatome negativ geladen und ziehen dadurch den leicht positiv geladenen Kohlenstoff im CO2 an – das Kohlendioxid lagert sich an. Deaktiviert man diesen Mechanismus, wird es wieder freigegeben und kann so angereichert werden.

Um das Verfahren effizient und nachhaltig zu gestalten, müssen zwei Kernprobleme gelöst werden: Zum einen arbeitet das System nur dann dauerhaft effizient, wenn es gelingt, die Menge an Sauerstoff, dem die Moleküle ebenfalls begegnen, zu reduzieren. Denn Sauerstoff kann dem Prozess Elektronen entziehen und daraufhin unerwünschte Nebenreaktionen auslösen. Zum anderen basieren viele Komponenten, wie etwa die Elektrolyte in solchen Zellen, häufig noch auf nicht-nachhaltigen Lösungsmitteln – hierfür müssen wässrige Alternativen gefunden werden.

Foto: Nicole Nerger/Universität Jena