Zementersatz aus CO2 und Metallen: Klimaschutz erreicht eine neue Dimension
Aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Metallen wie Eisen und Mangan stellen Forscher der University of Michigan Metalloxalate her, die sich als Ersatz für Zement eignen. Oxalate sind Salze, die Metall-, Kohlenstoff- und Sauerstoffatome enthalten. Eisenoxalat hat beispielsweise die chemische Formel Fe2C2O4. Das CO2 wollen die Forscher aus dem Rauch fossiler Kraftwerke, industriellen Abgasen oder direkt aus der Luft gewinnen.
Das Klimagas wird zu einem wertvollen Pulver
Um die Oxalate herzustellen löst der Chemiker Charles McCrory das CO2 in Wasser auf. Zwischen Elektroden, die in diese Flüssigkeit ein tauchen, baut er eine elektrische Spannung auf. An einer der beiden Elektroden bildet sich C2O4-Ionen, an der anderen werden Metall-Ionen frei. Da beide entgegengesetzte elektrische Ladungen haben ziehen sie sich an und vereinigen sich zu Metalloxalat, einem Pulver, das aus der Lösung ausfällt. Die Elektrode, die die Metallionen abgibt, verschleißt langsam und muss regelmäßig ersetzt werden, was angesichts des niedrigen Eisenpreises verschmerzbar ist.
Weitgehender Verzicht auf giftiges Blei
Der Elektrolyseprozess, der Metalloxalate hervorbringt, ist nicht neu. Bisher funktionierte er jedoch nur mit giftigem Blei als Katalysator, was unter Umweltgesichtspunkten unerwünscht war. Die rettende Idee hatte Jesús Velázquez, Assistenzprofessor für Chemie an der University of California am Standort Davis. Er schlug vor, die Bleimenge radikal zu reduzieren und zudem in Kunststoff zu verpacken. Der katalytischen Wirkung tat das keinen Abbruch, doch dem Umweltschutz war damit Genüge getan.
Doppelter Nutzen für die Umwelt
Die Forscher sehen in ihrem Verfahren eine Möglichkeit, CO2, das aus Rauchgasen oder der Luft gewonnen wird, langfristig zu speichern, beispielsweise in Form von Beton. Denn Metalloxalate eignen sich zur Herstellung von Zementalternativen. Das ist doppelt wirksam für den Klimaschutz. CO2 wird aus der Umwelt entfernt oder entweicht nicht mehr in die Atmosphäre und in Bauwerken jahrzehntelang gebunden. Gleichzeitig entfallen die CO2-Emissionen, die bei der Zementherstellung anfielen.
„Ohne die drastische Reduzierung des Einsatzes von Blei wäre die Nutzung dieser Technik im großen Stil unverantwortlich“, sagt McCrory. Jetzt geht es für ihn genau darum: Das Verfahren, das im Labor funktioniert, auf industrielle Maßstäbe auszuweiten.
