Der Klimawandel ist ein ernstes Problem, das weltweit Priorität haben muss. Nationen auf der ganzen Welt entwerfen Richtlinien, um die Auswirkungen der globalen Erwärmung und des Klimawandels zu verringern. So hat die Europäische Union beispielsweise umfassende Leitlinien zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 empfohlen. Auch der europäische Green Deal legt großen Wert auf die Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
Die Abscheidung des emittierten Kohlendioxids (CO2) und seine chemische Umwandlung in nützliche kommerzielle Produkte ist eine Möglichkeit, die globale Erwärmung zu begrenzen und ihre Auswirkungen abzumildern. Wissenschaftler untersuchen derzeit die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (Carbon Capture and Utilization, CCU) als vielversprechenden Ansatz zur kostengünstigen Erweiterung der CO2-Speicherung und -Umwandlung.
Die globale CCU-Forschung ist jedoch weitgehend auf nur etwa 20 Umwandlungsverbindungen beschränkt. Angesichts der Vielfalt der CO2-Emissionsquellen ist es von entscheidender Bedeutung, über ein breiteres Spektrum chemischer Verbindungen zu verfügen, was eine eingehendere Auseinandersetzung mit Prozessen erforderlich macht, die CO2 auch in geringen Konzentrationen umwandeln können.
Ein Forscherteam der Chung-Ang-Universität in Korea erforscht CCU-Prozesse, bei denen Abfallstoffe oder reichlich vorhandene natürliche Ressourcen als Rohstoffe genutzt werden, um deren wirtschaftliche Machbarkeit sicherzustellen.
Das Team unter der Leitung von Professor Sungho Yoon und außerordentlichem Professor Chul-Jin Lee veröffentlichte kürzlich eine Studie, in der sie die Nutzung von industriellem CO2 und Dolomit – einem häufigen und reichlich vorhandenen Sedimentgestein, das eine reiche Quelle für Kalzium und Magnesium ist – für die Produktion diskutieren aus zwei kommerziell nutzbaren Produkten: Calciumformiat und Magnesiumoxid.
Die Studie war veröffentlicht in der Zeitschrift für Chemieingenieurwesen.
„Es besteht ein wachsendes Interesse an der Nutzung von CO2 zur Herstellung wertvoller Produkte, die zur Eindämmung des Klimawandels beitragen und gleichzeitig wirtschaftliche Vorteile schaffen können. Durch die Kombination von CO2-Hydrierung und Kationenaustauschreaktion wurde ein Verfahren zur gleichzeitigen Metalloxidreinigung und hochwertigen Formiatproduktion entwickelt.“ “ bemerkt Prof. Yoon.
In ihrer Studie verwendeten die Forscher einen Katalysator (Ru/bpyTN-30-CTF), um Wasserstoff zu CO2 hinzuzufügen, was zur Produktion von zwei Mehrwertprodukten führte: Calciumformiat und Magnesiumoxid. Calciumformiat, ein Zementzusatz, Enteisungsmittel und Tierfutterzusatz, wird auch beim Gerben von Leder verwendet.
Magnesiumoxid hingegen wird in großem Umfang in der Bau- und Pharmaindustrie eingesetzt. Der Prozess war nicht nur realisierbar, sondern auch extrem schnell, da die Produkte bei Raumtemperatur in nur 5 Minuten erhalten wurden. Darüber hinaus schätzten die Forscher, dass dieser Prozess das globale Erwärmungspotenzial im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Herstellung von Calciumformiat um 20 % reduzieren könnte.
Das Team bewertete außerdem, ob seine Methode möglicherweise die aktuellen Produktionsansätze ersetzen könnte, indem es seine Umweltauswirkungen und seine wirtschaftliche Machbarkeit prüfte. „Aufgrund der Ergebnisse können wir sagen, dass unsere Methode eine umweltfreundliche CO2-Umwandlungsalternative bietet, die die herkömmlichen Ansätze ersetzen und möglicherweise zur Reduzierung der industriellen CO2-Emissionen beitragen könnte“, erklärt Prof. Yoon.
Obwohl die Umwandlung von CO2 in sinnvolle Produkte vielversprechend klingt, lassen sich diese Prozesse nicht immer einfach skalieren. Die meisten CCU-Technologien wurden aufgrund ihrer geringen wirtschaftlichen Machbarkeit im Vergleich zu den vorherrschenden kommerziellen Verfahren nicht kommerzialisiert. „Wir müssen CCU-Prozesse mit dem Recycling von Abfallmaterialien kombinieren, um sie sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich vorteilhaft zu machen. Dies kann dazu beitragen, in Zukunft das Ziel von Netto-Null-Emissionen zu erreichen“, schließt Dr. Lee.
Mehr Informationen:
Hayoung Yoon et al., Kinetische Umwandlung von Magnesium- und Calciumionen von Dolomit in nützliche Mehrwertprodukte unter Verwendung von CO2, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.143684
Zur Verfügung gestellt von der Chung Ang University