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Der Klimawandel ist ein ernstes Problem, das globale Priorität erfordert. Länder weltweit entwickeln Strategien, um die Auswirkungen der globalen Erwärmung und des Klimawandels zu verringern. Die Europäische Union schlägt beispielsweise umfassende Leitlinien vor, um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Auch der Europäische Grüne Deal legt großen Wert auf die Reduzierung von Treibhausgasemissionen.
Die Abscheidung von emittiertem Kohlendioxid (CO₂) und dessen chemische Umwandlung in nutzbare Produkte ist ein Weg, die globale Erwärmung zu begrenzen und ihre Auswirkungen abzumildern. Wissenschaftler erforschen derzeit die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (CCU) als vielversprechenden Ansatz, um die Speicherung und Verarbeitung von Kohlendioxid kostengünstig auszuweiten.
Die weltweite Forschung zur CO₂-Umwandlung beschränkt sich jedoch weitgehend auf etwa 20 umwandelbare Verbindungen. Angesichts der Vielfalt der CO₂-Emissionsquellen ist die Verfügbarkeit eines breiteren Spektrums an Verbindungen von entscheidender Bedeutung. Dies erfordert vertiefte Forschung zu Prozessen, die CO₂ auch in niedrigen Konzentrationen umwandeln können.
Ein Forscherteam der koreanischen Chung-Ang-Universität untersucht CCU-Verfahren, die Abfallstoffe oder reichhaltige natürliche Ressourcen als Rohstoffe nutzen, um deren wirtschaftliche Machbarkeit sicherzustellen.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Sungho Yoon und Associate Professor Chul-Jin Lee veröffentlichte kürzlich eine Studie, in der die Verwendung von industriellem Kohlendioxid und Dolomit, einem häufig vorkommenden Sedimentgestein, das reich an Kalzium und Magnesium ist, zur Herstellung zweier potenzieller kommerzieller Produkte diskutiert wird: Kalziumformiat und Magnesiumoxid.
„Das Interesse an der Nutzung von Kohlendioxid zur Herstellung wertvoller Produkte, die zur Milderung der Auswirkungen des Klimawandels beitragen und gleichzeitig wirtschaftliche Vorteile generieren können, wächst. Durch die Kombination von Kohlendioxid-Hydrierungsreaktionen und Kationenaustauschreaktionen haben wir ein Verfahren zur simultanen Reinigung von Metalloxiden und zur Herstellung wertvoller Formiate entwickelt“, erklärte Professor Yin.
In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler einen Katalysator (Ru/bpyTN-30-CTF), um Kohlendioxid mit Wasserstoff zu verbinden. Dabei entstanden zwei wertvolle Produkte: Calciumformiat und Magnesiumoxid. Calciumformiat, ein Zementzusatzstoff, Enteisungsmittel und Tierfutterzusatz, findet auch in der Ledergerbung Verwendung.
Im Gegensatz dazu findet Magnesiumoxid breite Anwendung in der Bau- und Pharmaindustrie. Dieses Verfahren ist nicht nur praktikabel, sondern auch extrem schnell; das Produkt wird in nur 5 Minuten bei Raumtemperatur hergestellt. Darüber hinaus schätzen Forscher, dass dieses Verfahren das Treibhauspotenzial im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Calciumformiat-Herstellung um 20 % reduzieren könnte.
Das Team prüft außerdem, ob ihr Verfahren bestehende Produktionsmethoden ersetzen kann, indem es dessen Umweltauswirkungen und Wirtschaftlichkeit untersucht. „Aufgrund der Ergebnisse können wir sagen, dass unser Verfahren eine umweltfreundliche Alternative zur Kohlendioxidumwandlung darstellt, die traditionelle Methoden ersetzen und zur Reduzierung industrieller Kohlendioxidemissionen beitragen kann“, erklärte Professor Yin.
Die Umwandlung von Kohlendioxid in nützliche Produkte klingt zwar vielversprechend, doch lassen sich diese Prozesse nicht immer einfach skalieren. Die meisten CCU-Technologien sind noch nicht kommerzialisiert, da ihre Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu gängigen kommerziellen Verfahren gering ist. „Wir müssen den CCU-Prozess mit Abfallrecycling kombinieren, um ihn ökologisch und ökonomisch rentabel zu gestalten. Dies könnte dazu beitragen, die Klimaneutralitätsziele in Zukunft zu erreichen“, so Dr. Lee abschließend.
Weiterführende Informationen: Hayoung Yoon et al., Converting Magnesium and Calcium Ion Dynamics in Dolomite into Useful Value-Added Products Using CO2, Journal of Chemical Engineering (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.143684
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