Klimaschutz: Gallium entschärft CO2

Gallium könnte beim Kampf gegen den Klimawandel künftig eine wichtige Rolle spielen: Wissenschaftlern in Australien gelang es, CO₂ mithilfe des Technologiemetalls zu neutralisieren.

Um die Folgen des menschengemachten Klimawandels zu begrenzen, soll der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO₂) deutlich gesenkt werden. Weniger bekannt ist, dass auch nach Wegen gesucht wird, um bereits erzeugtes CO₂ wieder aus der Atmosphäre zu entfernen. Dieses kann anschließend eingelagert oder als Rohstoff genutzt werden, etwa in der Kunststoffproduktion. Erforscht wird unter anderem die Kohlendioxidabscheidung und -speicherung, kurz CCS (aus dem Englischen carbon capture and storage). Dabei wird Kohlendioxid, das etwa in Kraftwerken anfällt, aufgefangen und unterirdisch gespeichert.

Die International Energy Agency (IEA) sieht das Verfahren als wichtige Komponente, um die internationalen Klimaziele zu erreichen. Besonders für Schwerindustrien wie die Stahl- oder Zementherstellung, in denen sich CO₂-Emissionen kaum vermeiden lassen, könnte CCS bedeutend werden. Die Technologie steht jedoch auch in der Kritik, unter anderem wegen möglicher Umweltgefährdungen durch austretendes CO₂ im Boden.

Flüssige Metalle machen aus CO₂ einen Feststoff

Ein neuer Forschungsansatz am australischen Royal Melbourne Institute of Technology könnte dieses Problem umgehen: Mithilfe von Technologiemetallen gelang es einem Wissenschaftlerteam, in Sekundenbruchteilen Kohlendioxid in feste Kohlenstoffflocken umzuwandeln. Das bietet deutliche Vorteile bei der Speicherung: Als Feststoff könne CO₂ platzsparend und sicher gelagert werden, potenzielle Probleme mit Lecks werden vermieden, erklärt Doktorandin Karma Zuraiqi in einem Artikel der American Society of Mechanical Engineers (ASME).

Flüssige Metalle dienen bei der Umwandlung als Katalysatoren: Das Kohlendioxid wird durch eine zylindrische Säule gesprudelt, in der sich eine Legierung hauptsächlich aus Gallium und Indium befindet. Da Gallium einen Schmelzpunkt von nur knapp 30 °C hat, bleibt die Legierung auch bei niedrigen Temperaturen flüssig. Laut den beteiligten Forschern sei die CO₂-Umwandlung bereits bei Raumtemperatur und ohne ein zusätzliches Reduktionsmittel wie Wasserstoff möglich. Gerade weil das neue Verfahren so einfach sei, erhoffe das Team sich eine echte Wirkung als Beitrag zum Klimaschutz, schreibt ASME. Eine Integration in bestehende Industrieprozesse sei problemlos möglich.

Bis zur Marktreife ist es jedoch noch ein weiter Weg. So prüfen die Forschenden aktuell etwa, wie viel Prozent des CO₂ beim Durchströmen des flüssigen Metalls tatsächlich zum Feststoff werden. Eine vorläufige Patentanmeldung wurde derweil eingereicht und mit dem australischen Umwelttechnologieunternehmen ABR ist auch ein erster Industriepartner gefunden. Zusammen wolle man das Konzept nun zu einem Prototyp in der Größe eines Schiffscontainers weiterentwickeln. Untersucht werden zudem mögliche Anwendungen für den umgewandelten Kohlenstoff, etwa in Baumaterialien. Im Idealfall, so Co-Forschungsleiter Torben Daeneke, werde die neue Methode dann nicht nur CO₂-Emissionen vermeiden, sondern auch zur wertschöpfenden Wiederverwendung des Kohlenstoffs beitragen.

Die Studie wurde in Energy & Environmental Science veröffentlicht.

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