Die Friedrich-Schiller-Universität Jena arbeitet an einem Verfahren, mit dem auf Basis elektrochemischer Prozesse Kohlendioxid aus der Luft eingefangen und gespeichert werden soll. Im Rahmen des Programms CZS Nexus stellt die Carl-Zeiss-Stiftung der Nachwuchsgruppe um den Chemiker Dr. Tilmann J. Neubert über fünf Jahre circa 1,8 Millionen Euro zur Verfügung.

Funktionsweise des elektrochemischen Prozesses

Das Verfahren basiert auf einer batterieähnlichen Zelle, in der spezielle Moleküle Kohlendioxid binden und wieder freigeben können. Dabei kommen sogenannte Chinone zum Einsatz – organische Moleküle, die aus einem Ring aus sechs Kohlenstoffatomen bestehen, bei dem an zwei gegenüberliegenden Ecken zwei Sauerstoffatome per Doppelbindung verknüpft sind. Chinone kommen auch in vielen natürlichen Stoffen, beispielsweise in Pflanzen, vor. Wenn ihnen Elektronen hinzugefügt werden, lagern sie CO₂ an und bei Deaktivierung setzen sie es wieder frei. Dieser Ansatz gilt als energiesparend und lässt sich mit Strom aus erneuerbaren Energien kombinieren.

Herausforderungen

Für eine nachhaltige Anwendung müssen zwei zentrale Probleme gelöst werden: Zum einen darf Sauerstoff keine Nebenreaktionen auslösen, die die Effizienz mindern. Zum anderen sollen nicht-nachhaltige Lösungsmittel durch wässrige Alternativen ersetzt werden.

„Wenn wir diese beiden Herausforderungen meistern, bin ich sehr zuversichtlich, dass es uns gelingt, mehr CO₂ zu fangen als durch den Prozess entsteht, und somit negative Emissionen zu ermöglichen. Langfristig müssen wir das Ausstoßen, Fangen, Speichern und Wiederverwenden des Kohlendioxids als Kreislaufwirtschaft begreifen, in der alle Komponenten, die wir hineingeben, ebenfalls kreislaufbasiert und nachwachsend sein sollten – von den Lösungsmitteln bis hin zu den Aktivmaterialien“, so Neubert.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Zur Bewertung der Klimabilanz arbeitet das Team mit Fachleuten aus dem Umweltingenieurswesen zusammen. Mittels einer umfassenden Analyse aller Prozessschritte plant das Team, den nachhaltigen Charakter der Technologie nachzuweisen.