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Dabei wird CO2 in Kohlenmonoxid umgewandelt, das als Bestandteil von Synthesegas ein wesentlicher Baustein der chemischen Industrie für wichtige Produkte wie Methanol oder synthetische Treibstoffe ist. Damit diese Reaktion effizient abläuft, werden geeignete Katalysatoren benötigt, die in den letzten Jahren erforscht und bereits im Labor erprobt wurden. Dr. Tom Cotter und Dipl.-Ing. Lorenz Lindenthal aus der Arbeitsgruppe von Prof. Rameshan wollen nun als Fellows im Rahmen eines FFG Spin-off Fellowship diese Technologie in Richtung kommerzieller Nutzung vorantreiben.
Die steigende Nachfrage nach umweltfreundlichen Treibstoffen und Chemikalien aufgrund des durch Treibhausgase verursachten Klimawandels stellt uns vor große Herausforderungen. Weltweit versuchen alle Wirtschaftssektoren, insbesondere Luftfahrt, Schifffahrt, Industrie und Mobilität, ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Dabei kommen Technologien zum Einsatz, die eine Abkehr von fossilen Rohstoffen ermöglichen und gleichzeitig wichtige Güter für Gesellschaft und Wirtschaft bereitstellen. Sie tragen zu einer nachhaltigen und CO2-neutralen Entwicklung bei.
Verbesserte Katalysatoren als Problemlöser
Mit einem vielversprechenden Katalysator auf Perowskit-Basis, der im Rahmen eines European Research Council (ERC) Starting Grants entwickelt wurde, konnte das Forscherteam bereits zeigen, dass CO2 auch bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen (unter 600 Grad Celsius) effektiv umgewandelt werden kann. Bisherige Verfahren benötigen dafür mindestens 900 Grad Celsius. Perowskit ist ein weit verbreitetes Mineral, das vor allem im Erdmantel vorkommt. Für die Versuche wurde jedoch eine spezielle Variante im Labor chemisch hergestellt. „Mit Hilfe des neuen Katalysatormaterials können wir den Energieaufwand im Prozess extrem senken“, erklärt Cotter.
Die einzigartigen Eigenschaften des Katalysators ermöglichen ein neuartiges Prozesskonzept bei niedrigeren Temperaturen, was positive Gesamtaspekte wie Kosten- und Energieeffizienz sowie die einfache Integration in größere Prozessketten mit sich bringt. Die Technologie hat das Potenzial, die industrielle Nutzung von CO2 zu revolutionieren.
Industrielle Umsetzung
Die kommerzielle Verwertbarkeit des neuen Materials wurde im Rahmen eines ERC Proof of Concept Grant erfolgreich getestet und das Spin-off-Projekt „Sisyphus“ ins Leben gerufen. „Sisyphus“ ermöglicht die kostengünstige Umsetzung eines geschlossenen Kohlendioxid-Kreislaufs. „Durch die Kombination unserer speziellen Katalysatortechnologie mit bestehenden Elementen der chemischen Prozesstechnik erreichen wir eine effiziente Nutzung von CO2“, ergänzt Lindenthal.
Die Idee wird nun im Rahmen des FFG Spin-off Fellowship zur industriellen Anwendung weiterentwickelt, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung des Katalysators und der großtechnischen Materialproduktion liegt.
Das Prozesskonzept wird detailliert ausgearbeitet und durch Simulationen validiert. Basierend auf Kundenfeedback und unter Berücksichtigung industrieller Rahmenbedingungen wird schließlich ein Produkt entwickelt. „Am Ende der Förderung werden wir in der Lage sein, die Technologie in größerem Maßstab in einer Pilotanlage zu demonstrieren“, sagt Cotter. „Damit leistet Sisyphus einen wichtigen Beitrag zur Transformation in eine nachhaltige Zukunft“, so Rameshan abschließend.
