Universität Jena entwickelt Verfahren zur CO2-Abscheidung
Der Kampf gegen den Klimawandel erfordert nicht nur die Reduzierung von Emissionen, sondern auch das aktive Einfangen und Speichern von Kohlendioxid (CO2). Dieses sogenannte Carbon Capture gilt als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien, um den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zu senken. Auch die Bundesregierung hat in ihrem Koalitionsvertrag festgeschrieben, dass sie Technologien zur CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) gezielt fördern möchte.
An der Friedrich-Schiller-Universität Jena arbeitet nun ein interdisziplinäres Team daran, eine neuartige elektrochemische Methode zu entwickeln. Ziel ist es, mit nachwachsenden Rohstoffen und geringen Energiekosten Kohlendioxid direkt aus der Luft zu binden. Unterstützt wird das Projekt im Rahmen des Programms CZS Nexus von der Carl-Zeiss-Stiftung, die dafür rund 1,8 Millionen Euro bereitstellt.
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Elektrochemische CO2-Abscheidung – so funktioniert es
Das Jenaer Forschungsteam um den Chemiker Dr. Tilmann J. Neubert setzt auf ein Verfahren, das auf elektrochemischen Schaltprozessen basiert. Geplant ist die Entwicklung einer batterieähnlichen Zelle, in der ein funktionelles Molekül gezielt an- und abgeschaltet werden kann. Dieses Molekül bindet Kohlendioxid und gibt es bei Bedarf wieder frei.
Kern der Methode sind sogenannte Chinone – organische Verbindungen, die auch in Pflanzen vorkommen. Durch die Aufnahme von Elektronen werden die Sauerstoffatome in den Chinonen negativ geladen und ziehen so die positiv geladenen Kohlenstoffatome des CO2 an. Wird der Prozess deaktiviert, gibt das Molekül das CO2 wieder ab, sodass es konzentriert gesammelt werden kann.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die Druck oder Hitze benötigen, ist diese Methode energieeffizienter und lässt sich optimal mit erneuerbaren Energien kombinieren. Damit bietet sie großes Potenzial, die Kosten für Direct Air Capture (DAC) deutlich zu senken.
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Herausforderungen auf dem Weg zur Umsetzung
Damit das Verfahren marktfähig wird, müssen die Jenaer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zwei zentrale Probleme lösen:
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Einfluss von Sauerstoff reduzieren: Da die Moleküle auch mit Sauerstoff reagieren können, besteht die Gefahr von unerwünschten Nebenreaktionen. Ziel ist es, die Stabilität des Prozesses langfristig zu sichern.
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Nachhaltige Lösungsmittel entwickeln: Viele Elektrolyte in ähnlichen Verfahren basieren noch auf nicht-nachhaltigen Lösungsmitteln. Die Jenaer Gruppe will hier auf umweltfreundliche, wässrige Alternativen setzen.
Dr. Neubert ist optimistisch: „Wenn wir diese beiden Herausforderungen meistern, können wir mehr CO2 einfangen, als durch den Prozess selbst entsteht – damit wären echte negative Emissionen möglich.“
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CO2 als Teil einer Kreislaufwirtschaft
Langfristig soll die neue Technologie in eine umfassende Kreislaufwirtschaft für CO2 eingebettet werden. Das bedeutet: Kohlendioxid wird nicht nur eingefangen und gespeichert, sondern auch wiederverwendet. Alle eingesetzten Komponenten – von den Lösungsmitteln bis zu den Aktivmaterialien – sollen nachwachsend und nachhaltig sein.
Damit die Klimafreundlichkeit der Methode belegt werden kann, arbeitet das Team interdisziplinär. Neben Chemikerinnen sind auch Expertinnen aus dem Bereich Umweltingenieurwesen beteiligt. Gemeinsam wollen sie die Klimabilanz jedes Prozessschritts präzise berechnen und transparent darstellen.
Bedeutung für Klimaschutz und Wissenschaft
Das Projekt zeigt eindrucksvoll, wie Spitzenforschung aus Jena innovative Lösungen für globale Probleme entwickelt. Mit der Förderung durch die Carl-Zeiss-Stiftung wird nicht nur eine neue Technologie für den Klimaschutz erforscht, sondern auch der wissenschaftliche Nachwuchs gestärkt.
CO2-Abscheidung mit elektrochemischen Verfahren könnte künftig eine wichtige Rolle dabei spielen, die Klimaziele Deutschlands und Europas zu erreichen. Gerade in Kombination mit erneuerbaren Energien eröffnet die Methode die Chance, klimaneutrale und sogar CO2-negative Prozesse zu etablieren.
Über die Carl-Zeiss-Stiftung
Die Carl-Zeiss-Stiftung, gegründet 1889 von Ernst Abbe, ist eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Als alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG finanziert sie ihre Projekte aus Dividendenausschüttungen.
Ziel der Stiftung ist es, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Dabei unterstützt sie sowohl die Grundlagenforschung als auch die praxisorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Bereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik). Mit Programmen wie CZS Nexus stärkt sie gezielt den wissenschaftlichen Nachwuchs und fördert interdisziplinäre Zusammenarbeit.
Jena treibt Zukunftstechnologie voran
Mit der Entwicklung eines neuen elektrochemischen Verfahrens zur CO2-Abscheidung leistet die Universität Jena einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz. Die Förderung durch die Carl-Zeiss-Stiftung ermöglicht es, innovative Ansätze zu erforschen, die nicht nur effizient, sondern auch nachhaltig sind.
Das Projekt vereint Chemie, Ingenieurwesen und Umweltwissenschaften und zeigt, wie wichtig interdisziplinäre Zusammenarbeit für den Erfolg der Klimaforschung ist. Gelingt die Umsetzung, könnte die Technologie ein entscheidender Baustein für eine klimaneutrale Zukunft werden.
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Info, UNI Jena | Fotografik, Nicole Nerger // Universität Jena | Veranstaltungen im Eventkalender
