Erfindung einer Membran, die Kohlendioxid aus der Luft extrahieren kann

Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, ist die direkte Abscheidung von Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre zu einer Priorität geworden. Aufgrund der geringen Konzentration in der Luft (etwa 0,04 %) ist es jedoch eine komplexe und energieintensive Aufgabe, CO₂ zu trennen.

In diesem Kontext hat ein Forscherteam der Universität Newcastle im Vereinigten Königreich eine neue Membran entwickelt, die CO₂ einfach durch Ausnutzung von Feuchtigkeitsunterschieden auffangen kann – ein Fortschritt, der die aktuellen Methoden zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen revolutionieren könnte.


Diese innovative Membran funktioniert nach einem Prinzip, das einer Wassermühle ähnelt. Anstatt die Schwerkraft zum Mahlen des Korns zu nutzen, verwendet die Membran Feuchtigkeitsschwankungen, um CO₂ aus der Luft zu extrahieren. Ist die Feuchtigkeit auf der Auslassseite der Membran höher, zieht sie CO₂ auf natürliche Weise in diese Richtung. Laut Dr. Greg A. Mutch, Mitglied der Royal Academy of Engineering an der Universität Newcastle, ist diese synthetische Membran die erste, die die CO₂-Konzentration erhöhen kann, ohne auf traditionelle Energiequellen wie Wärme oder Druck angewiesen zu sein.

Zwei der größten Herausforderungen bei der direkten Luftabscheidung werden damit gemeistert. Einerseits die Energieeffizienz: Da die Membran die Feuchtigkeitsunterschiede als Antrieb nutzt, vermeidet sie die ansonsten hohen Energiekosten. Andererseits die Reaktionsgeschwindigkeit: Die Anwesenheit von Wasser beschleunigt den Transport von CO₂ durch die Membran und bewältigt somit die Langsamkeit von Prozessen zur Abscheidung von Komponenten in niedriger Konzentration.

Die direkte CO₂-Abscheidung ist entscheidend für das Erreichen der Klimaziele, wie die Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 °C, wie im Pariser Abkommen festgelegt. Professor Ian Metcalfe, Hauptforscher, betont, dass die Trennung von verdünnten Komponenten besonders schwierig ist, aufgrund der geringen Konzentration und langsamer chemischer Reaktionen. Diese neue Membran könnte somit eine effizientere und weit verbreitetere Anwendung der direkten CO₂-Abscheidung ermöglichen.

Die Auswirkungen dieser Technologie gehen über die bloße Reduzierung der Emissionen hinaus. Sie könnte auch eine Schlüsselrolle in einer Kreislaufwirtschaft spielen, in der das abgeschiedene CO₂ als Rohstoff für die Produktion von Kohlenwasserstoffen wiederverwendet werden könnte, in einem neutralen oder sogar negativen Kohlenstoffkreislauf.


Für eine Einführung im großen Maßstab sind jedoch weitere Forschungen erforderlich, insbesondere um die Betriebstemperatur der Membran zu senken, die derzeit über 400 °C liegt. Dennoch markiert diese Arbeit des Teams der Universität Newcastle, veröffentlicht in Nature Energy, einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der direkten CO₂-Absorption und ebnet den Weg für nachhaltigere und effizientere Lösungen zur Reduzierung der atmosphärischen CO₂-Spiegel.