Kohlendioxid ist nicht nur ein Treibhausgas, das zur Klimaerwärmung beiträgt. Es lässt Pflanzen schneller wachsen und dient als Ausgangssubstanz für Chemieprodukte und Kraftstoffe. Man sollte es daher nicht nur unterirdisch lagern, sondern wiederverwerten, plädieren Forscher von Siemens.
Hungrig nach Kohlendioxid: Algen bauen aus CO2 neue Biomasse auf, und zwar fünf- bis zehnmal effizienter als Landpflanzen - sie könnten Erdöl als Quelle für Kraft- oder Kunststoffe ersetzen.
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Wenn es nach Dr. Osman Ahmed ginge, könnte jedes Haus der Welt zum Baum werden. Der Leiter für Forschung und Innovation bei der Siemens-Division Building Technologies in Buffalo Grove, Illinois, würde gern überall Gebäude im grünen Gewand sehen – allerdings eher im übertragenen Sinne. „Wenn wir die Prinzipien der Photosynthese für Fassadenanstriche nutzen, könnten alle Gebäude Kohlendioxid (CO2) aus der Luft in andere Kohlenstoffverbindungen verwandeln, etwa in Methanol“, beschreibt er seine Vision „Building as a tree“, die er mit Prof. Maximilian Fleischer von Siemens Corporate Technology (CT) in München vorantreibt. Solche Anstriche sollten nanometerkleine Farbstoffteilchen enthalten, die wie das Chlorophyll der Pflanzen beim Lichteinfang helfen, sowie Titandioxid, das auch in Wandfarben oder Zahnpasta steckt und ähnlich wie das Silizium in einer Solarzelle Licht in Strom verwandeln kann.
„Die Anstriche können grün sein wie ein Blatt, aber auch orange, rosa oder grau aussehen“, betont Ahmed. Mit der eingefangenen Sonnenenergie könnten aus CO2 Brennstoffe wie Methanol hergestellt und durch ein System winziger Röhrchen zu einem gebäudeeigenen Tank geleitet werden. Von dort könnte man sie abtransportieren oder bei Bedarf an Ort und Stelle wieder in Strom und Wärme umsetzen. Ahmed beeindruckt vor allem das Potenzial der Methode „Mit nur einem Viertel der Sonnenenergie, die auf US-amerikanische Gebäude auftrifft, könnte ein Großteil aller CO2-Emissionen der USA wieder verwendet werden“, meint er.
Der dafür erforderliche Wirkungsgrad der solaren Brennstofferzeugung von 25 Prozent ist allerdings noch pure Vision – wenn auch eine faszinierende. Der Verband der Chemischen Industrie zählt die künstliche Photosynthese zu den „langfristig attraktivsten Varianten“ der CO2-Verwertung. Tatsächlich gibt es bereits rötlich schimmernde Farbstoff-Titandioxid-Zellen, die Sonnenlicht in Strom verwandeln und von der australischen Solarzellen-Firma Dyesol für den Einsatz auf Dächern gefertigt werden. Ihr Wirkungsgrad liegt bei zehn Prozent. Auch die walisische Firma G24 Innovations produziert seit Ende 2009 solche Solarzellen als in Kunststoffverpackte Stromlieferanten von der Rolle. Die solargestützte Umsetzung von CO2 und Wasser zu Methanol und Sauerstoff ist dagegen noch eine Angelegenheit für Grundlagenforscher. Sie suchen vor allem noch nach geeigneten, stabilen Katalysatoren für die chemische Reaktion.
Die künstliche Photosynthese ist eine Option von vielen, um klimaschädliches CO2 wieder zu verwenden, anstatt es einfach in die Atmosphäre zu pusten oder unter die Erde zu verbannen. Denn im Prinzip könnte alles, was heute aus fossilen Rohstoffen entsteht – vom Kraftstoff bis zum Kunststoff – auch aus Kohlendioxid hergestellt werden. Die zukunftsträchtigsten Ideen zum CO2-Recycling haben Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Industrie im Herbst 2009 während eines Workshops in Bonn genauer unter die Lupe genommen. Das Kolloquium wurde von Siemens und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) veranstaltet. „Ziel war es vor allem, das Realisierungspotenzial der unterschiedlichen Strategien zur CO2-Nutzung aufzuzeigen“, sagt Dr. Jochen Kölzer von Siemens CT. Allein das BMBF wird in den kommenden fünf Jahren 100 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet bereitstellen.
Biokraftstoffe aus Algen. Eines der diskutierten Verfahren war das CO2-Recycling durch Algen. „Algen bauen aus den Kohlenstoffatomendes Treibhausgases durch Photosynthese neue Biomasse auf – und das fünf- bis zehnmal effizienter als Landpflanzen“, berichtet Dr. Manfred Baldauf, Chemiker bei Siemens CT in Erlangen.