CO₂ aus Verbrennungsprozessen für Wertstoffe zurückgewinnen ist herausfordernd, da Abgase neben CO₂ auch andere Gase enthalten. Eine Forschungsgruppe am Zentrum für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum hat gezeigt, wie man CO₂ auch in geringen Konzentrationen elektrochemisch reduzieren kann, um es wiederzuverwerten.
Anders als häufig unter Laborbedingungen, macht CO2 in Abgasen oder der Atmosphäre nur einen geringen Anteil des Gasgemischs aus. Um es unter realistischen Bedingungen zu entnehmen und als Wertstoff wiederverwenden zu können, müssen Katalyseprozesse auch dann bei niedriger CO2-Konzentration funktionieren.
«Unser Problem sind die Konkurrenzreaktionen, die in einem Katalysator ablaufen», erklärt Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann. «Je weniger CO2-Moleküle umzusetzen sind, desto wahrscheinlicher wird es, dass statt dem gewünschten Produkt bei der Katalyse Wasserstoff entsteht.» Passt man den Elektrolyten an und wählt eine alkalischere Lösung, um das zu verhindern, hat man ein anderes Problem: CO2 wird zu Carbonat umgewandelt und steht für gewünschte Reaktionen nicht mehr zur Verfügung.
Bis zu einem Gehalt an CO2 von 10 bis 20 Prozent wurden schon erfolgreiche Katalyseprozesse für die CO2-Reduktion beschrieben. Was aber, wenn der Gehalt noch geringer ist? «Wir konnten durch die Nutzung eines superaktiven Katalysators auf Nickel-Kupfer-Basis bis 5 Prozent CO2-Gehalt eine erfolgreiche Katalyse betreiben», sagt Adib Mahbub, Erstautor der Publikation in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie. Darunter mussten die Forschenden in die Trickkiste greifen: Durch eine Anpassung der elektrischen Potenziale und des Elektrolyten liess sich dann sogar aus einem Gasgemisch mit nur zwei Prozent CO2 eine Reduktion durchführen. «Das bedeutet zwar einen Energieverlust, macht uns aber durch geschickte Prozessführung erstmals Quellen zugänglich, die wir bisher nicht für die CO2-Reduktion nutzen konnten», so Schuhmann. «Folgende Generationen werden auf solche Konzepte aufbauen müssen, wenn sie CO2 aus der Atmosphäre entnehmen wollen, in der der CO2-Gehalt noch geringer ist.»
