Nanotech-Gold für effektives CO2-Recycling

Ein effektives Recycling für das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) hat etwas von einem modernen alchimistischen Traum – der ausgerechnet dank Gold Realität werden könnte.

Denn US-Forscher konnten jetzt zeigen, dass sich Gold-Nanopartikel CO2 sehr effizient in Kohlenmonoxid (CO) umwandeln lassen, was dann einfach weiterverarbeitet werden kann – beispielsweise in alternative Brennstoffe. Wichtig ist die richtige Form der Nanopartikel.

„Unsere Arbeit ist nur vorbereitend, aber wir glauben, dass diese Technologie großes Potenzial für das Hochskalieren auf kommerzielle Anwendungen hat“, meint Shouheng Sun, Chemieprofessor an der Brown University http://brown.edu . Der Ansatz verspricht jedenfalls eine hohe Ausbeute – in Experimenten hat das Team mit speziell geformten, acht Nanometer großen Goldpartikeln 90 Prozent Wandlungsrate erreicht.

Entscheidende Größe

CO2 selbst ist ein sehr stabiles Molekül, das vor allem als Treibhausgas bekannt ist. Ein Recycling zu CO ist deshalb so interessant, weil dieses relativ leicht beispielsweise zu künstlichem Erdgas oder Methanol weiterverarbeitet werden kann.

Goldfolie wäre als Katalysator für die nötige Umwandlung von CO2 in CO zwar prinzipiell geeignet, ist aber nicht sehr effizient, da die Folie zu stark mit dem Wasser reagiert, in dem CO2 gelöst wird Wasserstoff eher als Nebenprodukt liefert. Daher hat das Brown-Team versucht, ob Gold in viel kleinerer Form bessere Ergebnisse liefert.

Das war auch der Fall, denn offenbar sind es speziell die Kanten von Nanopartikeln, sogenannte „aktive Stellen“, die besonders viel verwertbares CO liefern. Deshalb sind kleinere Teilchen prinzipiell besser, denn sie haben verhältnismäßig mehr Kanten und weniger Seitenflächen. Allerdings ist das dem Team zufolge auch der Grund, warum sich in Tests acht Nanometer große Partikel als ideal erwiesen haben – sie wandeln 90 Prozent des CO2 zu CO um. Denn noch kleinere Gold-Partikel bestehen praktisch nur noch aus Ecken, die wieder kaum katalytische Wirkung haben.

Effizient und günstig

Da die Brown-Forscher nun verstehen, warum genau Gold-Nanopartikel gut für das CO2-Recycling geeignet sind, sind sie davon überzeugt, noch höhere Effizienz zu erzielen. „Wir arbeiten an neuen Partikeln, welche die aktiven Stellen maximieren“, erklärt der Chemietechnik-Professor Andrew Peterson.

Das Team geht also davon aus, dass sein Ansatz wirklich attraktiv für kommerzielles CO2-Recycling sein kann. Das liegt nicht zuletzt daran, dass durch den Einsatz von Nanopartikeln vergleichsweise wenig teures Gold erforderlich und somit eher eine kosteneffiziente Umsetzung in großem Maßstab möglich ist.