Biotreibstoff aus Kohlenmonoxid

Autor: Gute Nachrichten am 14. April 2014 

Der alternative Treibstoff Ethanol wird bisher vor allen Dingen aus Biomasse hergestellt. Man verwendet hauptsächlich Mais und Zuckerrohr, die man unter Hitze und Druck fermentiert und unter Verwendung von Mikroben zu brennbarem Alkohol umwandelt. Damit kommt man aber in eine Zwickmühle: da der Anbau von Energiepflanzen wirtschaftlich sehr lukrativ ist, werden Flächen dafür belegt, die man besser für die Produktion von Getreide und anderen Nahrungsmitteln bräuchte. Damit werden diese Produkte am Markt teurer und die Anbauflächen verkommen zu Monokulturen. Ein weiterer Nachteil beim Anbau von Mais oder Zuckerrohr ist der große Bedarf an Wasser und Düngemittel.

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Ethanolanlage in Brasilien
© Sweeter Alternative / flickr.com (CC BY-ND 2.0)

Aus diesen Gründen arbeitet man seit längerem an alternativen Verfahren zur Erzeugung von Ethanol, ohne hier jedoch bisher einen Durchbruch geschafft zu haben. Enorm hohe Temperaturen und Drücke waren bisher nötig, um aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff Ethanol produzieren zu können. Eine bessere Lösung zeichnet sich durch die Forschungsarbeiten von Christina Li und deren Kollegen von der Stanford University aus Kalifornien ab. Die Forscher sagen: "Wir haben den ersten metallischen Katalysator entdeckt, der nennenswerte Mengen Ethanol aus Kohlenmonoxid produziert – und dies bei Raumtemperatur und unter normalem Druck." Für diese Methode entwickelten die Wissenschaftler eine spezielle elektrochemische Zelle, die aus zwei Elektroden bestehen, die in mit CO gesättigtes Wasser getaucht sind. Normalerweise würde auf diese Weise Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten werden. Die Forscher haben jedoch ein Elektrodenmaterial entwickelt, das nicht nur mit dem Wasser reagiert, sondern auch das darin gelöste Kohlenmonoxid zu Ethanol reduziert. Seniorautor Matthew Kanan schreibt dazu in der Fachzeitschrift "Nature": "Das einzige Material, das dies kann, ist Kupfer, aber herkömmliches Kupfer ist viel zu ineffizient."

Da half nur ein Trick: Die Kupferelektrode wurde aus Kupferoxid erzeugt, um dadurch eine spezielle Nanostruktur im Metall zu gewinnen. Hierzu bemerkt Kanan: "Das aus Oxid abgeleitete Kupfer besteht aus Nanokristallen, die ein kontinuierliches Netzwerk mit sauber definierten Korngrenzen bilden." Versuche zeigten eindrucksvoll, dass die elektrochemische Zelle mit dieser Elektrode aus Spezialkupfer äußerst effektiv arbeitet. Es zeigte sich, dass bereits bei einer geringen Potenzialdifferenz zwischen beiden Elektroden 57 Prozent der elektrischen Energie in die Produktion von Acetat- und Ethanolmoleküle gehen. Kanan jubelt: "Wir sind begeistert, denn das bedeutet eine mehr als zehnfache Steigerung der Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Kupfer-Katalysatoren." Damit hatte man den Beweis, dass die Erzeugung von Ethanol durch Elektrokatalyse machbar ist und sich lohnen kann. Damit, so sagen die Forscher, kann die Produktion von alternativen Treibstoffen noch klimafreundlicher gemacht werden. Da man nur kleine Anlagen zu Herstellung braucht, die dezentral eingesetzt werden könne, könnte man diese mit Solar - oder Windstrom betreiben.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass man das Kohlenmonoxid aus dem Klimagas Kohlendioxid (CO2) gewinnen könnte, zum Beispiel aus Anlagen zur CO2-Abscheidung oder aus Abgasen großer Kraftwerke oder Industrieanlagen. Hierzu meint Kanan: "Die Technologie, um CO2 in CO umzuwandeln, existiert bereits. Das fehlende Puzzleteil war bisher die effiziente Umwandlung des CO-Gases in einen Treibstoff, der flüssig, nichtgiftig und leicht zu lagern ist."

Diese Lücke könnten die Forscher aus Stanford hiermit geschlossen haben. Die Optimierung für die Massenherstellung ist allerdings noch nicht vollzogen. Wahrscheinlich wird diese nicht lange auf sich warten lassen.

 

Quelle: scinexx.de

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