Vom schädlichen Abgas zur Ressource - CO2 als wertvoller Rohstoff (Katalysatorherstellung und -charakterisierung)

Der globalen Erderwärmung entgegenzuwirken und die ambitionierten Klimaziele der Europäischen Union einzuhalten (Reduktion der Treibhausgasemissionen von 80–95 % bis 2050) hat Dringlichkeit. Dauerhafte CO₂-Reduktion impliziert, ausgestoßenes CO₂ aktiv in einen geschlossenen CO₂-Kreislauf zurückzuführen. Das geschieht beispielsweise, indem CO₂ dazu verwendet wird, erneuerbare Treibstoffe oder Alkohole herzustellen. Idealerweise würde dies dazu führen, dass kein „neues CO₂“ in die Atmosphäre gelangt. Dafür notwendige Ressourcen sind neben CO₂, Wasser und Elektrizität aus erneuerbaren Quellen (Wind-, Wasserkraft oder Solarenergie). Am besten wird das CO₂ direkt an Industrieanlagen eingefangen und umgewandelt. So eröffnen sich spannende Möglichkeiten, energie- und kosteneffiziente Prozesse zur CO₂-Umwandlung zu etablieren. Diese Technologie kann die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern – was in Zeiten von Ressourcenverknappung besondere Relevanz hat.

Das Ziel des Projekts “Vom schädlichen Abgas zur Ressource – CO₂ als wertvoller Rohstoff”, kurz “CO₂ Umwandlung”, ist es, gemeinsam mit HTL Schüler/innen (zwischen 17 und 19 Jahren) und weiteren Citizen Scientists an der Etablierung eines geschlossenen CO₂-Kreislaufs zu arbeiten. CO₂-Umwandlung in Grundchemikalien oder sogenannte E-Fuels (Treibstoffe, die aus CO₂, grünem Wasserstoff und erneuerbarer Energie hergestellt werden) stellt eine Möglichkeit dafür dar.

Da CO₂ ein sehr stabiles Molekül ist, laufen Reaktionen zur CO₂-Umwandlung nur katalytisch, d. h. unter Einsatz eines Katalysators, ab. In diesem Projekt werden Katalysatoren auf Perowskit-Basis, die auf verschieden Arten hergestellt werden können, verwendet. Zusätzlich ist es wichtig, den Zusammenhang zwischen Eigenschaften des Katalysators (wie Oberflächenbeschaffenheit, Zusammensetzung…) und seiner katalytischen Aktivität zu verstehen.

HIER geht es zum Projekt und HIER geht es zur Sparkling-Science-Projektwebseite. 

• Herstellungsmethoden für Perowskit-Katalysatoren
• Charakterisierungsmethoden für Katalysatoren (bspw. Elektronenmikroskopie, Röntgendiffraktion, Röntgenphotoelektronenspektroskopie)

• Ruh et al. (2023), Perovskite-Type Oxides as Exsolution Catalysts in CO2 Utilization
• Assirey (2019), Perovskite synthesis, properties and their related biochemical and industrial application
• Carrier et al. (2018), Synthesis of metal oxide catalysts (Kapitel 2 in: Metal Oxides in Heterogeneous Catalysis)