de.wedoany.com-Bericht: Forscher der ETH Zürich haben eine neuartige Methode zur direkten Luftabscheidung (DAC) entwickelt, bei der aus Abfällen der Milch- und Sojaverarbeitung hergestellte Proteinperlen Kohlendioxid binden und den Energiebedarf für die Desorption auf ein niedriges Niveau senken. Die Ergebnisse wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Der jüngste Bewertungsbericht des Weltklimarats (IPCC) zeigt, dass zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5 °C drastische Emissionsreduktionen und die Entwicklung von Technologien zur Entfernung und Speicherung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre erforderlich sind. Die DAC-Technologie wird seit langem durch hohen Energieverbrauch und hohe Kosten in ihrer großflächigen Anwendung eingeschränkt. Die 2009 gegründete und aus der ETH Zürich hervorgegangene Firma Climeworks gehört zu den ersten kommerziellen DAC-Anbietern weltweit.
Das Team unter der Leitung von Raffaele Mezzenga, Professor und Materialwissenschaftler an der ETH Zürich, isolierte Proteine aus Abfällen der Molke- und Tofuproduktion, verarbeitete sie zu Amyloidfibrillen und belud sie mit Kaliumhydroxid, um poröse Proteinperlen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 cm herzustellen. Das Kaliumhydroxid in den Perlen reagiert mit Kohlendioxid aus der Umgebungsluft zu Bicarbonat und ermöglicht so die Abscheidung. Bei Tests in Umgebungsluft extrahierte 1 Gramm Material 97 Milligramm Kohlendioxid, was einer um 10 bis 50 % höheren Aufnahmekapazität im Vergleich zu herkömmlichen DAC-Methoden entspricht. Schätzungen zufolge können mit 1 Kilogramm Proteinperlen pro Prozesszyklus 100 Gramm Kohlendioxid gebunden und isoliert werden.
Im Gegensatz zur herkömmlichen DAC, die Erhitzung und Unterdruckdesorption erfordert, besprühte das Team die Perlen etwa 10 Minuten lang bei Raumtemperatur abwechselnd mit milden Säuren und Basen, um durch das Aufbrechen chemischer Bindungen Kohlendioxid freizusetzen. Säuren, Basen und Perlen können wiederverwendet werden. In Labortests über 30 Adsorptions- und Desorptionszyklen wurde kein signifikanter Wirkungsgradverlust beobachtet. Das Forschungsteam gab an, dass die Perlen zwar nach Tausenden von Zyklen aufgrund sinkender Adsorptionskapazität ausgetauscht werden müssen, die gebrauchten Perlen jedoch aus organischen Materialien bestehen und als landwirtschaftlicher Dünger oder in Biokraftstoff umgewandelt werden können. Eine Lebenszyklusanalyse zeigte, dass diese Methode weniger Umweltbelastung verursacht als andere DAC-Verfahren.
In der aktuellen Studie banden und isolierten die Forscher in einem kontrollierten Labor mit wenigen Gramm Proteinperlen etwa 50 Gramm Kohlendioxid. Mezzenga ist der Ansicht, dass das zur Desorption verwendete Sprühsystem auf bestehenden Industrietechnologien basiert. Obwohl die Kosten pro abgeschiedener Tonne Kohlendioxid noch nicht genau geschätzt wurden, erwartet Mezzenga, dass sie aufgrund des geringen Energieverbrauchs und der weit verbreiteten Verfügbarkeit der Rohstoffe aus Abfällen niedriger sind als bei herkömmlicher DAC. Zukünftige Skalierbarkeitstests werden von Postdoktorand Zhou Dong weiter vorangetrieben.
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