Material kann Kohlenstoffdioxid effizient aus Abgasen entfernen

Chemiker der ETH Lausanne stellen nun ein neues Materialdesign vor. Mit dem lässt sich CO2 aus feuchten Abgasen besser entfernen als bisher. Die CO2-Emissionen müssen dringend sinken, um den Klimawandel zu bremsen, wie Forschende mahnen.

Eine Möglichkeit ist, das Kohlenstoffdioxid gar nicht erst in die Atmosphäre gelangen zu lassen. Sondern aus dem Rauchgas von Kraftwerken oder Fabriken abzuscheiden, in Gesteinsformationen zu speichern oder zu rezyklieren.

An Materialien, mit denen sich das Kolhendstoffdioxid aus Abgasen entfernen lässt, wird rege geforscht. Insbesondere Stoffe aus der Familie der Metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs) gelten als vielversprechend.

Ein Problem dieser Materialien ist jedoch, dass die meisten Wasser noch besser binden als CO2. Das heisst, das feuchte Rauchgase zunächst getrocknet werden müssen, bevor sich das Kohlenstoffdioxid daraus entfernen lässt. Technisch ist das zwar machbar, aber teuer, wie die ETH Lausanne (ETHL) in einer Mitteilung vom Mittwoch schreibt.

Ein Forschungsteam unter Leitung von Berend Smit von der ETHL hat nun neue Materialien entworfen und produziert. Diese können mit dem Problem umgehen und auch aus feuchten Rauchgasen CO2 entfernen. Und das sogar effizienter als bisherige Materialien. Ihre Ergebnisse stellen die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature» vor.

Smit und sein Team nutzten dafür einen Ansatz aus der Medikamentenentwicklung. Bei der Suche nach neuen Wirkstoffkandidaten werden zunächst Millionen von Substanzen auf ihre Fähigkeit getestet. Dann werden sie an eine für die Krankheit essentielle Zielstruktur gebunden.

Durch den Vergleich aller Moleküle, die dies tun, lässt sich ein gemeinsames «Motiv» identifizieren. Also ein Element in der Struktur dieser Substanzen das für die Bindung verantwortlich ist. Dieses Motiv dient als Basis für das Design der tatsächlichen Wirkstoffmoleküle.

Mit diesem Ansatz entwarfen die EPHL-Forschenden am Computer 325'000 Materialien aus der Familie der sogenannten Metallorganische Gerüstverbindungen. Deren Gemeinsamkeit ist die Fähigkeit zur CO2-Bindung.

Anschliessend engten sie die Auswahl ein anhand von Strukturmotiven in diesen Materialien, die zwar Kohlenstoffdioxid gut binden, nicht jedoch Wasser. Der Algorithmus lieferte am Ende 35 Kandidatenmaterialien, die CO2 aus feuchten Rauchgasen besser entfernen als die bereits kommerziell Verfügbaren.