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Supercomputer statt Klimakiller

(21.11.2019) Ein – zusätzlicher - Ansatz im Kampf gegen den Klimawandel könnte sein, dass Wissenschaftler alternative Nutzungsformen für zu viel in die Atmosphäre entlassenes Kohlendioxid (CO2) finden. Sie experimentieren damit, CO2 als Ausgangsstoff für die Synthese von Wertstoffen zu nutzen und es so in den Verwertungskreislauf zurückzuführen – sogar gewinnbringend.
 

Über einen solchen Ansatz, das Klimakillergas als neuen Rohstoff zu betrachten, berichtet jetzt das Wissenschaftsportal  der schweizerischen Informationsgesellschaft.
 

Kohlendioxid (rot-schwarz) und Wasserstoff (grau) reagieren auf Kupfer-Palladium Oberflächen katalytisch Graphen (schwarz). Grafik: E. Moreno-Pineda (KIT)

Vorbild für die Forscher ist die Fotosynthese in Blättern, die aus Sonnenenergie, Wasser und Kohlendioxid Biomasse erzeugt. Dabei hilft das metallbasierte Enzym RuBisCo, Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen und in den chemischen Reaktionen in der Pflanze zu verwerten. „Von dieser metallenzymbasierten natürlichen Umwandlung inspiriert stellen nun Forscherinnen und Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einen Prozess vor, in dem das Treibhausgas Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff mit Hilfe von speziell präparierten, katalytisch aktiven Metalloberflächen bei Temperaturen bis zu 1.000 Grad Celsius direkt in das Technologiematerial Graphen überführt wird“, berichtet die Innovationsgesellschaft.
 

Fotosynthese nachgebaut

Graphen ist die erst 2004 entdeckte zweidimensionale nanoskalige Form des Kohlenstoffs. In der Fachzeitschrift ChemSusChem schreiben die Wissenschaftler über ihre Methode, Graphen mittels einem Metal-Katalysator aus Kohlendioxid und Wasserstoff abzuscheiden. „Wenn die Metalloberfläche das richtige Verhältnis von Kupfer und Palladium aufweist, findet die Umwandlung von Kohlendioxid zu Graphen direkt in einem einfachen einstufigen Prozess statt“, erklärt der Leiter der Studie, Professor Mario Ruben, vom Arbeitskreis Molekulare Materialien am Institut für Nanotechnologie (INT) und am Institut für Anorganische Chemie (AOC) des KIT.

Inzwischen konnten sie sogar Graphen in mehreren Schichten herstellen. So könnte es etwa in Batterien, elektronischen Bauteilen oder Filtermaterialien eingebaut werden. Nun will Arbeitsgruppe laut KIT-Pressestelle aus dem gewonnenen Graphen funktionierende elektronische Bauteile formen. „Kohlenstoffmaterialien wie Graphen und magnetische Moleküle könnten die Bausteine für zukünftige Quantencomputer sein, die ultraschnelle und energieeffiziente Berechnungen ermöglichen, aber nicht auf der binären Logik heutiger Computer fußen“, schreiben die Forscher.
 


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