Grundlagenforschung: Wissenschaftler wandeln CO2 in Methanol um

Forscher des Institutes of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) in Singapur haben einen Weg gefunden, mit dem das Klimagas Kohlendioxid (CO₂) in Methanol umgewandelt werden kann. Methanol ist ein wichtiges chemisches Ausgangsprodukt und dient unter anderem als alternativer Kraftstoff sowie zur Energieerzeugung in Brennstoffzellen.

Ob sich das neue Verfahren auch im großtechnischen Maßstab umsetzen lässt, ist noch unklar. Auch über den Umfang möglicher CO₂-Minderungen wollte sich das Institut auf Nachfrage nicht äußern. Die Herausforderungen seien sehr komplex, schrieben die Forscher. Ihr Ziel sei es, den Prozess weiter zu verfeinern und kostengünstiger zu machen. 

Rund um die Welt arbeiten Forschungsgruppen derzeit an Verfahren, mit denen sich das Klimagas Kohlendioxid als Rohstoff urbar machen lässt. Ein grundlegendes Problem ist bislang der hohe Energieeinsatz, der notwendig ist, um CO₂ in andere Stoffe umzuwandeln.  

Das von einer Forschergruppe um die beiden Chemiker Yugen Zhang und Jackie Y. Ying entwickelte neue Reaktionsschema hat nach Angaben des IBN den Vorteil, dass das CO₂ unter sehr „milden Bedingungen“ effektiv in Methanol umgewandelt werden kann. In einer Pressemitteilung des Instituts heißt es, dass frühere Versuche einen sehr viel höheren Energieeinsatz und eine längere Reaktionszeit erfordert hätten.

Die Ergebnisse ihrer bisherigen Arbeit veröffentlichten Zhang und Ying in der Aprilausgabe des führenden internationalen Fachmagazins „Angewandte Chemie“. Der Beitrag wurde darin als „Heißes Papier“ bewertet und von wissenschaftlichen Gutachtern als „sehr wichtig“ eingestuft – ein Status, den laut IBN weniger als zehn Prozent der eingereichten Manuskripte erreichen.

Zur Umwandlung des Kohlendioxids in Methanol nutzten die Chemiker sogenanntes N-heterozyklisches Carben (NHC). Dieser ungiftige Katalysator ist den Angaben zufolge leicht und kostengünstig herzustellen. Um die Reaktion einzuleiten, sei nur eine geringe Menge NHC notwendig. Das Potenzial des Carben zur Aktivierung und Bindung des Kohlendioxids sei „gewaltig“, so IBN-Laborleiterin Siti Nurhanna Riduan.

In früheren Versuchen habe man die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von NHC bereits demonstriert, so Zhang. Mithilfe des Katalysators könnte beispielsweise Zucker zur alternativen Energiequelle werden. „Wir konnten jetzt nachweisen, dass sich NHC auch erfolgreich zur Umwandlung von CO₂ in Methanol nutzen lässt – das hilft, das Potenzial dieses Gases urbar zu machen“, so der Forscher.

Der Rat für Nachhaltige Entwicklung wirbt in Deutschland seit Langem für die Entwicklung von Verfahren, die CO₂ nicht mehr als Abfall ansehen, sondern als Rohstoff nutzen – ähnlich der Photosynthese. Zuletzt plädierte der Vorsitzende des Rates, Volker Hauff, im März während eines Treffens mit dem niedersächsischen Ministerpräsidenten Christian Wulff für die Stärkung entsprechender Grundlagenforschungen.

Deutschland brauche ein „Apollo-Energie-Programm“, schrieben Hauff und der stellvertretende Ratsvorsitzende Klaus Töpfer im vergangenen Sommer in einem Beitrag für die Wochenzeitschrift „Die Zeit“ Die unterirdische Einlagerung des Abfallstoffs CO₂ beschrieben  sie in dem Beitrag als ungelöstes Problem. Um es zu lösen, müssten Wege zur „künstlichen Photosynthese“ gefunden werden, schreiben Hauff und Töpfer in ihrem Beitrag. Dafür brauche Deutschland ein großes Forschungsprogramm.