Mit Sonnenlicht zu wertvollen Chemikalien aus CO₂

Sonnenlicht plus Treibhausgas ergibt eine grüne Ressource. An dieser vermeintlich simplen, doch revolutionären Formel forscht Jennifer Strunk, Professorin am Leibniz-Institut für Katalyse, seit Beginn ihrer eigenständigen wissenschaftlichen Laufbahn. Schon als Nachwuchsforscherin entwickelte die Chemikerin einen weltweit einzigartigen Reaktor für Photokatalysatoren. Mit Sonnenlicht kann so aus CO₂ Methan oder auch Methanol hergestellt werden – Basis-Chemikalien für zahlreiche Produkte wie Kunststoffe,  Medikamente der Kraftstoffe.

Diese Innovation, die die erneuerbare Energie Sonnenlicht als Quelle der CO₂-Umwandlung nutzt, ist seitdem ein wesentlicher Bestandteil der Forschungen. Es ist einer, der Zukunft verspricht, denn sowohl Sonne als auch CO₂ sind schier unerschöpflich. Mit den Worten von Jennifer Strunk: „Wenn CO₂ wieder zu nutzbaren Rohstoffen oder Brennstoffen recycelt werden kann, sind wir einerseits unseren Emissions- und Klimaschutzzielen näher und gleichzeitig könnten wir auch die Industrie mit Ausgangsstoffen versorgen, die von fossilen Rohstoffquellen unabhängig sind.“.

In ihrem neuen Forschungsprojekt „PROPHECY“ sucht Jennifer Strunk mit ihren Forschungspartnern nun nach Materialien und Prozessen, mit denen ihre Photokatalyse wirtschaftlich werden kann. Welche Mengen an Basischemikalien müssen dafür erzielt werden? Welche Material- und Prozesskonzepte sind dafür erforderlich?

Gemeinsam mit Experten der Universität Oldenburg, der Technischen Universität Berlin und des Karlsruher Instituts für Technologie beschreitet Strunk in zweifacher Hinsicht Neuland. Mittels neuer Synthesewege zu bekannten Katalysatoren wie Zinkoxid wollen die Forscher höhere Produktausbeuten aus dem Kohlendioxid erzielen. Gleichzeitig werden völlig neue Materialien getestet, auch mit dem Ziel, mehr Sonnenlicht nutzbar zu machen. In neuen Prozessen wird dafür auch der Einfluss zusätzlicher Bausteine getestet, damit CO₂ und Wasser effizienter reagieren. Das sind z.B. Methan oder Elektrolyse-Wasserstoff aus Windkraft. Schließlich wollen die Forscher auch die Ökobilanz des neuen Prozesses genau unter die Lupe nehmen. Von Beginn an haben die „PROPHECY“-Partner die industrielle Machbarkeit im Blick. Dafür ist auch erstmalig die Demonstration im größeren Maßstab geplant. Bis zum Jahr 2020 wollen sie so belastbare Ergebnisse ihrer neuen Photokatalyse erreichen.

Das Forschungsprojekt Jennifer Strunks ist eines von unterschiedlichen Vorhaben, die an der industriellen Nutzung von Kohlendioxid als Rohstoff arbeiten.Welchen Beitrag diese CO₂-Forschungen zu den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen leisten können, ist ein Thema des 13. Forums für Nachhaltigkeit des Bundesforschungsministeriums am 9. und 10. Mai in Berlin.