Wissenschaftler transformieren schädliches CO2 aus der Luft in wertvolle Nanofasern
Einer Gruppe Chemikern von der Georg Washington University in Washington D.C. ist es gelungen in einer Elektrolysezelle Nanofasern zu entwickelt, die aus Kohlenstoff bestehen. Die Grundsubstanz stammt aus der Luft. Somit gelang es den Wissenschaftlern aus dem giftigen Treibhausgas ein für die Industrie ziemlich wertvolles Material zu fertigen.
Nützliche Verwendung von Kohlenstoff aus der Luft
Wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Nano Letters“ schreiben, ist der im Labor gelungene Transformationsprozess erst der Anfang von einem großflächigen Einsatz. Die bisherigen Studien des Instituts beziehen sich auf Grundlagenforschungen. Die Forscher möchten das Ganze in einem nächsten Schritt größer skalieren.
Nanofasern sind Fasern mit einem Durchmesser kleiner als 500 Nanometer (nm). Moderne Feinstaubfilter sind beispielsweise mit Nanofasern ausgestattet. Mit den Kohlenstoff-Nanofasern transformieren die Wissenschaftler der Georg Washington University, rund um Gruppenleiter Stuart Licht, schädlichen Kohlenstoff aus der Luft in etwas Nützliches. Das neue Verfahren wurde STEP genannt und setzt sich aus „Solar Thermal Electrochemical Process“ zusammen.
Und so funktionierts
Innerhalb der bereits angesprochenen Elektrolysezelle befindet sich flüssiges Lithiumcarbonat, das bei einer Temperatur von 723 Grad Celsius schmilzt. Das hochtemperierte Bad wird in der Folge dann mit der Hilfe von zwei Elektroden unter Spannung gesetzt. Daraufhin wird das Litihiumcarbonat in Lithiumoxid und Kohlenstoff aufgespaltet. Mit der Zufuhr von Kohlendioxid aus der Luft wird eine Reaktion herbeigeführt.
An der Anode kann die Ablagerung von Sauerstoff beobachtet werden, während sich an der Kathode weiteres Lithiumcarbonat und auch Kohlenstoff sammeln. Der abgelagerte Kohlenstoff erscheint dann jedoch in einer ganz besonderen Form, nämlich als Nanofasern. Es gilt in einem weiteren Prozess die Fasern zu stabilisieren. Die Forscher setzen dabei auf Übergangsmetalle wie Zink, Kobalt, Nickel, Kupfer oder Eisen. Wie Licht in einem Vortrag festhält, bilden die daraufhin entstandenen Inseln aus Metall eine sehr gut geeignete Basis um die Nanofasern wachsen lassen zu können. Die Nanofasern wiederum können dann weiter in der Form von Kohlenstoff-Nanoröhren für Materialen in der Industrie eingesetzt werden. Vorwiegend finden die Stoffe in der Automobil- oder der Elektroindustrie aber auch bei der Luft- und Raumfahrt Verwendung.
Der Prozess könne Licht zufolge auch mit Solar-Energie durchgeführt werden. Die Herstellungskosten von einer Tonne Kohlenstoff-Nanofaser beliefen sich dann auf etwa 1000 US-Dollar. Vergleichbare Fasern schlagen aktuell mit mindestens 25.000 Dollar pro Tonne zu Buche. Das neue Herstellungsverfahren würde daher die Produktionskosten um ein Vielfaches unter den aktuellen Marktwert des Materials heben.
