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Forscher demonstriert, wie man Kohlenstoff aus der Luft saugt und Sachen daraus macht
Eine neue Methode, Kohlendioxid direkt aus der Luft zu entnehmen und in Sauerstoff und nanoskalige Fasern aus Kohlenstoff umzuwandeln, könnte zu einem kostengünstigen Weg führen, einen wertvollen Baustoff herzustellen – und vielleicht sogar als Waffe gegen den Klimawandel dienen.
Die Fasern in diesem Mikroskopbild bestehen aus Kohlenstoff, hergestellt durch ein neues Verfahren, das auch Kohlendioxid aus der Luft entfernt.
Kohlenstofffasern werden zunehmend als Strukturmaterial in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Industrien verwendet, die ihre Festigkeit und ihr geringes Gewicht schätzen. Die nützlichen Eigenschaften von Kohlenstofffasern, zu denen auch die elektrische Leitfähigkeit gehört, werden im Nanomaßstab verbessert, sagt er Stuart Licht , Professor für Chemie an der George Washington University. Das Problem ist, dass es sehr teuer ist, Kohlenstofffasern herzustellen, geschweige denn Nanofasern. Licht sagt die seiner Gruppe neu demonstriert Technologie, die sowohl das Kohlendioxid aus der Luft einfängt als auch ein elektrochemisches Verfahren einsetzt, um es in Kohlenstoff-Nanofasern und Sauerstoff umzuwandeln, ist effizienter und möglicherweise viel billiger als bestehende Methoden.
Aber es ist mehr als nur eine einfachere, kostengünstigere Art, ein hochwertiges Produkt herzustellen. Es ist auch ein Mittel, Kohlendioxid sinnvoll, stabil und kompakt zu speichern und zu binden, sagt Licht. Er weist darauf hin, dass, wenn der Prozess mit erneuerbarer Energie betrieben wird, das Ergebnis eine Nettoentfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre ist. Bei einer kürzlichen Demonstration benutzte seine Gruppe a einzigartiges konzentriertes Solarenergiesystem , das sowohl infrarotes Sonnenlicht als auch sichtbares Licht nutzt, um die große Wärmemenge zu erzeugen, die zum Ablauf der gewünschten Reaktion erforderlich ist.
Der Prozess erfordert geschmolzenes Lithiumcarbonat, in dem eine andere Verbindung, Lithiumoxid, gelöst ist. Das Lithiumoxid verbindet sich mit Kohlendioxid in der Luft und bildet mehr Lithiumcarbonat. Wenn Spannung an zwei Elektroden angelegt wird, die in das geschmolzene Karbonat eingetaucht sind, erzeugt die resultierende Reaktion Sauerstoff, Kohlenstoff (der sich auf einer der Elektroden ablagert) und Lithiumoxid, das verwendet werden kann, um mehr Kohlendioxid einzufangen und den Prozess erneut zu starten.
Die Forscher demonstrierten die Fähigkeit, eine Vielzahl unterschiedlicher Nanofaserformen und -durchmesser herzustellen, indem sie spezifische Wachstumsbedingungen, wie die zu bestimmten Zeitpunkten angelegte Strommenge und die Zusammensetzung der verschiedenen im Prozess verwendeten Inhaltsstoffe, anpassten. Sie zeigten auch, dass sie sehr gleichmäßige Fasern herstellen können. Licht sagt, dass die Mechanismen, die der Bildung der Fasern zugrunde liegen, noch besser verstanden werden müssen, und er ist zuversichtlich, dass die Gruppe immer mehr Kontrolle über die Art der Fasern entwickeln kann, die sie herstellt.
Hinsichtlich des Emissionsminderungspotenzials der Technologie sind die Forscher optimistisch. Sie berechnen, dass die Methode bei einer Fläche von weniger als 10 Prozent der Größe der Sahara genügend Kohlendioxid entfernen könnte, um die globalen atmosphärischen Werte innerhalb von 10 Jahren wieder auf das vorindustrielle Niveau zu bringen, selbst wenn wir das Treibhausgas weiterhin in hohem Maße ausstoßen während dieser Periode.
Dies würde natürlich einen enormen Anstieg der Nachfrage nach Kohlenstoff-Nanofasern erfordern. Licht glaubt, dass die Eigenschaften des Materials, insbesondere die Tatsache, dass es so leicht und gleichzeitig sehr stark ist, bei sinkenden Kosten immer mehr zum Einsatz kommen werden, und er glaubt, dass sein neues Verfahren dabei helfen kann. Stellen Sie sich vor, dass Kohlefaserverbundwerkstoffe irgendwann Stahl, Aluminium und sogar Beton als Baumaterial ersetzen würden, sagt er. An diesem Punkt könnte es ausreichend genutzt werden, um tatsächlich als bedeutender Kohlenstoffspeicher zu fungieren.