Nanotechnologie-Innovation: Alkohol kann jetzt aus Luft gewonnen werden

Mitarbeiter des American Institute of Physics haben die neuesten Graphen- und Kupfer-Nanonadeln erfunden, die Kohlendioxid mithilfe des Energiepotenzials von elektrischem Strom in Ethylalkoholpartikel umwandeln. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Chemistry Select beschrieben.

„Unsere Entdeckung wurde sozusagen zufällig gemacht. Ganz am Anfang unserer Reise stellten wir uns eine ähnliche Aufgabe, planten aber, viel mehr Aufwand und Zeit in die Umsetzung zu investieren. Es stellte sich heraus, dass die Transformation praktisch von selbst, ohne unser aktives Zutun, erfolgt“, so einer der Versuchsteilnehmer, ein Mitarbeiter des Nationallabors in Oak Ridge (Tennessee).

Es ist erwähnenswert, dass Wissenschaftler im letzten Jahrzehnt wiederholt versucht haben, atmosphärische Bestandteile in Kraftstoff und andere Substanzen umzuwandeln. So erfanden beispielsweise Physiker aus Chicago im Hochsommer dieses Jahres eine spezielle Solar-Nanobatterie, die einen Lichtenergiestrom zur molekularen Zersetzung von Kohlendioxid nutzt. Dies ermöglichte die Produktion von Wasserstoff und Kohlenmonoxid für die Endproduktion von Methan, Ethylalkohol und anderen Biokraftstoffen.

Experten arbeiten seit langem an diesen Prozessen und versuchen, die optimale Methode zur Zersetzung von Kohlendioxid zu finden, mit einem Minimum an zusätzlichen Transformationsprodukten (die oft nutzlos oder sogar unnötig sind).

Nanotechnologen wählten Kupfer als Hauptsubstanz, die den Prozess erleichtert, da seine Eigenschaften perfekt zur Reaktion der Kohlendioxidreduktion passen.

Das Problem bestand darin, dass Kupfer infolge der Umwandlung nicht nur zur Bildung einer einzigen Komponente, sondern mehrerer beitrug, was ein ernsthaftes Hindernis für die Anwendung dieser Entdeckung in der Industrie darstellte.

Und doch wurde das Problem durch die zusätzliche Verwendung eines anderen superstarken und superenergieintensiven revolutionären Materials gelöst – Graphen.

Nachdem die Technologen dem Graphenblatt eine einzigartige Form verliehen hatten, brachten sie partiell Kupfernanopartikel darauf auf. Dadurch konnten sie sicherstellen, dass die Kohlendioxidmoleküle nur in bestimmten Bereichen, nämlich an den Spitzen der „Nanonadeln“, zersetzt wurden.

Im Versuch gelang es den Forschern, den Prozess zu kontrollieren und die Umwandlung von 60 Prozent Kohlendioxid in Ethanol herbeizuführen.

Viele Details dieser Nanoreaktion sind bislang ungeklärt. Die Technologie steht jedoch bereits kurz vor dem Einsatz in der industriellen Alkoholproduktion. Zudem wird die neue Produktion rentabler: Mit relativ geringen Kosten für Katalysatorsubstanzen ist es möglich, nahezu jede Menge des Endprodukts – Ethylalkohol – zu gewinnen.

Nach Annahmen praktizierender Fachleute können die Ergebnisse dieser Studie auch zur Speicherung zusätzlicher Energie genutzt werden, die in Solarbatterien oder anderen Speichergeräten konzentriert werden könnte. Die gewonnene Energie kann dann als biologischer Brennstoff für verschiedene Zwecke in Haushalt und Industrie eingesetzt werden.

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