Das Team um Dr. Koo Ki-yong am Institut für Wasserstoffenergieforschung des Koreanischen Energieforschungsinstituts (Korean Energy Research Institute), gefördert vom Nationalen Forschungsrat für Wissenschaft und Technologie der USA,
hat einen neuartigen Kupferkatalysator entwickelt, der die Effizienz der Umwandlung von Kohlendioxid (CO₂) in einen wichtigen Rohstoff für saubere Kraftstoffe deutlich verbessert. Dank einer optimierten Materialstruktur ermöglicht dieser Katalysator die hochselektive Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) bei einer niedrigen Temperatur von 400 °C und bietet damit eine kostengünstige und hochstabile technische Lösung für eine nachhaltige Energieerzeugung.

Die umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion (RWGS) ist ein Kernprozess zur Herstellung von Synthesegas (einem Gemisch aus CO und Wasserstoff) aus CO₂. Herkömmliche Nickelkatalysatoren benötigen jedoch Temperaturen über 800 °C und neigen aufgrund von Partikelaggregation zu Leistungseinbußen. Eine Temperaturabsenkung vermeidet dieses Problem zwar, kann aber zur Bildung von Nebenprodukten wie Methan führen und somit die Ausbeute des Zielprodukts verringern. Um dieser Herausforderung zu begegnen, entwickelte das Forschungsteam einen Kupfer-Magnesium-Eisen-Mischoxidkatalysator. Durch die Einführung einer Schichtdoppelhydroxid-Struktur (LDH) füllen Wassermoleküle und Anionen die Zwischenräume zwischen den Metallschichten und verhindern so effektiv die Aggregation der Kupferpartikel. Experimentelle Daten zeigen, dass dieser Katalysator bei 400 °C eine Kohlenmonoxid-Bildungsrate von 223,7 μmol/g Katalysator/Sekunde mit einer Ausbeute von 33,4 % erreicht. Dies entspricht einer 1,7- bzw. 1,5-fachen Verbesserung gegenüber kommerziellen Kupferkatalysatoren. Im Vergleich zu teuren Katalysatoren auf Platinbasis ist seine Leistung immer noch überlegen, mit einer 2,2-mal höheren Bildungsrate und einer 1,8-mal höheren Ausbeute sowie einer Stabilität von über 100 Stunden.

Dieser Durchbruch ist einer Innovation im Reaktionsweg zu verdanken. Herkömmliche Kupferkatalysatoren benötigen Zwischenprodukte wie Formiate zur CO₂-Umwandlung, während der neue Katalysator die Umwandlung direkt an der Oberfläche vollzieht, Nebenreaktionen umgeht und somit auch bei niedrigen Temperaturen eine hohe Aktivität beibehält. Dr. Koo Ki-yong erklärte: „Diese Technologie nutzt reichlich vorhandene Metalle für eine effiziente Umwandlung und kann direkt zur Herstellung von Rohstoffen für nachhaltige synthetische Kraftstoffe eingesetzt werden. Zukünftig wird sie die industrielle Anwendung vorantreiben und so zur Erreichung der Klimaneutralität und zur Kommerzialisierung sauberer Kraftstoffe beitragen.“ Die Forschung wurde vom Koreanischen Institut für Umweltforschung gefördert, und die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Applied Catalysis B: Environment & Energy* veröffentlicht.