Revolution im Klimaschutz: Neues Material fängt CO2 effizient ein!

Dresden, Deutschland - Die Suche nach innovativen Lösungen zur Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid (CO2) erhält neuen Auftrieb durch aktuelle Forschungsarbeiten. Eine gemeinsame Studie des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Technischen Universität Dresden (TUD) und der Maria-Curie-Skłodowska-Universität in Lublin untersuchte das metallorganische Gerüst (MOF) namens Calgary Framework 20 (CALF-20). Dieses Material, das auf Zinkbasis beruht, zeigt vielversprechende Ergebnisse in der effektiven CO2-Adsorption und wurde in der Fachzeitschrift Small veröffentlicht (TU Dresden).

CALF-20 punktet insbesondere durch seine hohe CO2-Aufnahmefähigkeit und die geringe Adsorptions- und Regenerationswärme, was es von herkömmlichen Adsorptionsmitteln wie Aktivkohle und Zeolithen abhebt, die oft einen hohen Energiebedarf aufweisen. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die Widerstandsfähigkeit des Materials gegenüber Störeffekten durch Wasser. Das MOF bleibt auch unter mäßig feuchten Bedingungen effektiv und bevorzugt die Adsorption von CO2 gegenüber Wasser. Diese Eigenschaften machen CALF-20 zu einem wertvollen Material für die Industrie.

Fortschritte in der CO2-Abscheidungstechnologie

Ein innovativer Ansatz zur CO2-Abscheidung wird auch von der University of Calgary vorgestellt. Dort wurde ein neues Nanomaterial entwickelt, das CO2 aus Abgasen auf industriellem Maßstab erfasst. Die Technologie hat bereits in einem Zementwerk in Vancouver bewiesen, dass sie bis zu 95 % des CO2 entfernen kann (University of Calgary). Das neue Sorbentmaterial CALF-20 ist eine verfeinerte Variante eines klassischen MOFs und kann seit Januar täglich eine Tonne CO2 erfassen.

Die Forschungspartnerschaft engagiert sich für die Verbesserung der Technologie zur CO2-Reduktion in emissionsintensiven Industrien. Die Erfolge dieser Tests haben die Möglichkeit aufgezeigt, diese Technologien zu skalieren und in die Realität umzusetzen. Mit einem speziellen Fokus auf die Verbesserung der Betonherstellung wird das abgesonderte CO2 zur Wiederverwendung in der Industrie genutzt.

Kooperative Bindungsmechanismen von MOFs

Die Bedeutung von metallorganischen Gerüsten für die CO2-Abscheidung ist nicht neu, doch aktuelle Entdeckungen erweitern unser Verständnis davon. MOFs haben die Fähigkeit, CO2 ähnlich wie ein Schwamm zu absorbieren, wobei sie schwache Bindungen eingehen, die eine einfache Freisetzung des Gases ermöglichen (Spektrum). Forscher unter der Leitung von Tom Woo von der University of Ottawa untersuchen neue Bindungsmechanismen, die nicht nur chemische Reaktionen, sondern auch elektrostatische Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken zur CO2-Bindung nutzen. Diese Entdeckungen könnten die Effektivität von MOFs in der CO2-Abscheidung erheblich steigern.

Die Studie von HZDR und TUD liefert ein umfassendes Verständnis des CO2-Absorptionsverhaltens von CALF-20 unter verschiedenen Umweltbedingungen und zeigt das Potenzial dieses Materials für zukünftige industrielle Anwendungen. In der Zwischenzeit sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die Langzeitstabilität und die Prozessintegration zu evaluieren, um industriellen Anforderungen gerecht zu werden.