Solarreaktor wandelt sowohl CO2 als auch Plastikmüll in nützliche Produkte um

Treibhausgase und Plastikmüll sind zwei der größten Umweltprobleme, mit denen die Welt heute konfrontiert ist. Ein neuer Reaktor aus Cambridge soll beides gleichzeitig bewältigen und CO2 und gebrauchte Plastikflaschen vollständig mit Sonnenlicht in nützliche Materialien umwandeln.

Der atmosphärische Kohlendioxidgehalt hat den höchsten Wert seit Jahrtausenden erreicht, was verheerende Folgen für das Klima hat. Unterdessen führt unsere Abhängigkeit von Plastik zu einer enormen Ansammlung von Plastik in Flüssen, Ozeanen und überall von Pol zu Pol. Die Forschung in beiden Bereichen hat dazu geführt, dass Wissenschaftler Reaktoren entwickeln, die entweder abgeschiedenes CO2 oder Kunststoffabfälle in Öle, Kraftstoffe und andere nützliche Chemikalien und Materialien umwandeln.

Doch nun haben Wissenschaftler in Cambridge den ersten Reaktor entwickelt, der beide Schadstoffe gleichzeitig verarbeiten kann. Das Gerät besteht aus zwei separaten Fächern – einem für Kunststoff und einem für CO2 – sowie einer Einheit in jedem Fach, die Lichtenergie absorbiert und damit einen Katalysator auslöst, der das Ausgangsmaterial in etwas Nützlicheres umwandelt. Der Lichtabsorber ist Perowskit, das sich als vielversprechendes Material für Solarzellen herausstellt, während der Katalysator je nach gewünschtem Endprodukt geändert werden kann.

„Im Allgemeinen erfordert die CO2-Umwandlung viel Energie, aber mit unserem System strahlt man im Grunde nur ein Licht darauf und es beginnt, schädliche Produkte in etwas Nützliches und Nachhaltiges umzuwandeln“, sagte Dr. Motiar Rahaman, Co-Erstautor der Studie . „Vor diesem System hatten wir nichts, mit dem wir hochwertige Produkte selektiv und effizient herstellen konnten.“

In Tests zeigte das Team, dass der Reaktor unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen effizient arbeiten kann und nur Sonnenlicht zur Energiegewinnung nutzt. Ein Katalysator aus einer Kupfer-Palladium-Legierung konnte PET-Kunststoffflaschen in Glykolsäure umwandeln, eine Chemikalie, die in der Kosmetikindustrie verwendet wird. Kohlendioxid wurde mithilfe einer Kobaltverbindung in Kohlenmonoxid, mithilfe einer Kupfer-Indium-Legierung in Synthesegas und mithilfe eines bestimmten Enzyms in Formiat umgewandelt.

Besser noch: Der Reaktor arbeitet sehr effizient. Das Team sagt, dass seine Produktionsrate bis zu 100-mal effizienter ist als bei Geräten, die andere solarbetriebene Katalysatoren verwenden. Die nächsten Schritte bestehen darin, den Reaktor in den nächsten fünf Jahren weiterzuentwickeln, um komplexere Moleküle herzustellen.

„Das Besondere an diesem System ist die Vielseitigkeit und Abstimmbarkeit – wir stellen derzeit relativ einfache Moleküle auf Kohlenstoffbasis her, aber in Zukunft könnten wir das System möglicherweise so abstimmen, dass weitaus komplexere Produkte hergestellt werden, indem wir einfach den Katalysator ändern.“ „, sagte Subhajit Bhattacharjee, Co-Erstautor der Studie.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Synthesis veröffentlicht.

Quelle: Universität Cambridge