Suchen

Grüne Chemie CO2-Recycling: Katalysator ermöglicht nachhaltige Methanolherstellung

| Redakteur: MA Alexander Stark

Wissenschaftler der ETH Zürich und des Mineralölunternehmens Total haben einen neuen Katalysator entwickelt, mit dem Methanol aus CO2 und Wasserstoff hergestellt werden kann. Die Technologie soll die nachhaltige Produktion von Flüssigtreibstoffen und Chemikalien ermöglichen.

Firmen zum Thema

Die Technologie ermöglicht, CO2 zu rezyklieren und daraus Methanol herzustellen.
Die Technologie ermöglicht, CO2 zu rezyklieren und daraus Methanol herzustellen.
(Bild: ETH Zürich / Matthias Frei)

Zürich/Schweiz – Methanol gilt als Grundchemikalie. Es ist möglich, daraus Treibstoffe und eine große Bandbreite an chemischen Produkten herzustellen, darunter auch solche, die heute auf fossilen Rohstoffen basieren. Außerdem hat Methanol das Potenzial, selbst als Treibstoff zu dienen, zum Beispiel in Methanol-Brennstoffzellen.

Bereits vor einigen Jahren konnten Wissenschaftler der ETH-Zürich experimentell beweisen, dass sich ein chemischer Katalysator auf Basis von Indiumoxid zur Methanolherstellung aus CO2 und Wasserstoff eignet. Bei Verwendung dieses Katalysators entsteht praktisch nur Methanol und, mit Ausnahme von Wasser, fast keine Nebenprodukte. Zudem erwies sich der Katalysator als sehr stabil. Allerdings war Indiumoxid als Katalysator nicht ausreichend aktiv. Das heißt, es werden davon große Mengen gebraucht, weshalb sich damit keine wirtschaftlich rentable Anlage betreiben lässt.

Den Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die Aktivität des Katalysators markant zu erhöhen, ohne dessen Selektivität und Stabilität zu beeinträchtigen. Sie versetzten dazu das Indiumoxid mit einer geringen Menge Palladium. Genauer gesagt führen sie einzelne Palladium-Atome ins Kristallgitter des Indiumoxids ein, welche weitere Palladium-Atome an dessen Oberfläche verankern und damit Cluster bilden. Diese Cluster sind wichtig für die Leistung des Katalysators. Den Wissenschaftlern zufolge kann man dabei von Nanotechnologie sprechen.

Das CO2 für die Produktion des Methanols kann aus der Luft gewonnen werden oder aus der Abluft von Verbrennungskraftwerken stammen. Auch wenn aus dem Methanol Treibstoffe synthetisiert werden, die man später verbrennt, wird das CO2 rezykliert und der Kohlenstoffkreislauf damit geschlossen.

Zur Herstellung des zweiten Ausgangsstoffes, Wasserstoff, wird Elektrizität benötigt. Stamme diese aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne oder Wasserkraft, ließen sich damit nachhaltiges Methanol und somit nachhaltige Chemikalien und Flüssigtreibstoffe herstellen, wie die Wissenschaftler betonen.

Die ETH Zürich und Total haben die Technologie gemeinsam zum Patent angemeldet. Total plant, die Methode hochzuskalieren und sie möglicherweise in den kommenden Jahren in einer Demonstrationsanlage umzusetzen.

Literaturhinweis: Frei MS, Mondelli C, Garcia-Muelas R, Kley KS, Puértolas B, López N, Safonova O, Stewart JA, Curulla Ferré D, Pérez-Ramírez J: Atomic-scale engineering of indium oxide promotion by palladium for methanol production via CO2 hydrogenation. Nature Communications, 29. Juli 2019, doi: 10.1038/s41467-019-11349-9

(ID:46055609)