Forscher der McGill University haben die Kraft des Sonnenlichts genutzt, um zwei der schädlichsten Treibhausgase in wertvolle Chemikalien umzuwandeln. Die Entdeckung könnte dazu beitragen, den Klimawandel zu bekämpfen und eine nachhaltigere Methode zur Herstellung bestimmter Industrieprodukte zu bieten.
„Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die Abgase Ihres Autos oder die Emissionen einer Fabrik mithilfe von Sonnenlicht in sauberen Kraftstoff für Fahrzeuge, die Bausteine für alltägliche Kunststoffe und in Batterien gespeicherte Energie umgewandelt werden könnten“, sagte Co-Erstautor Hui Su, Postdoktorand in der Abteilung für Chemie der McGill University. „Das ist genau die Art von Umwandlung, die dieser neue chemische Prozess ermöglicht.“
Der neue lichtbetriebene chemische Prozess des Forschungsteams wandelt Methan und Kohlendioxid in einer Reaktion in grünes Methanol und Kohlenmonoxid um. Beide Produkte seien in der Chemie- und Energiebranche hoch geschätzt, sagten die Forscher.
Auf der Suche nach einer nachhaltigen Lösung die Natur nutzen
Die Ergebnisse, veröffentlicht In Naturkommunikationbeschreiben einen neuartigen Mechanismus, der auf der Blaupause der Natur beruht und der Photosynthese ähnelt, die es Pflanzen ermöglicht, Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln.
Bei diesem chemischen Verfahren fungiert eine spezielle Mischung aus Gold, Palladium und Galliumnitrid als Katalysator. Wird die Substanz dem Sonnenlicht ausgesetzt, löst sie eine Reaktion aus: Ein Sauerstoffatom aus Kohlendioxid lagert sich an ein Methanmolekül, es entsteht grünes Methanol. Als Nebenprodukt entsteht Kohlenmonoxid.
„Indem wir die im Überfluss vorhandene Sonnenenergie nutzen, können wir im Wesentlichen zwei Treibhausgase in nützliche Produkte umwandeln. Der Prozess läuft bei Raumtemperatur ab und erfordert weder die große Hitze noch die aggressiven Chemikalien, die bei anderen chemischen Reaktionen verwendet werden“, sagte der leitende Autor Chao-Jun Li, ein angesehener James McGill-Professor in der Chemieabteilung der McGill University und Inhaber eines kanadischen Forschungslehrstuhls für Grüne/Organische Chemie.
„Diese Innovation bietet einen vielversprechenden Weg in Richtung Kanadas Ziel von Netto-Null-Emissionen bis 2050 und verwandelt eine Umweltherausforderung in eine Chance für eine nachhaltigere Zukunft“, sagte Co-Erstautor Jing-Tan Han, ein Doktorand in der Fakultät für Chemie der McGill-Universität.
Weitere Informationen:
Hui Su et al., Photosynthese von CH3OH durch Sauerstoffatom-Transplantation von CO2 auf CH4, ermöglicht durch AuPd/GaN, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50801-3