Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Schwimmende Chemiefabriken?

Kohlendioxid aus dem Ozean recyceln

11.06.2019

Pexels, pixabay.com, CC0

Inmitten der Ozeane soll aus Solarenergie (und Wasser) Wasserstoff (H2) hergestellt werden, der dann vor Ort mit aus dem Meerwasser gewonnenen CO2 zu Methanol umgewandelt wird (Symbolbild).

Papier, Blechdosen, Glas – die Welt recycelt so viel wie nur irgendwie möglich. Warum also nicht auch das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) zum Recyclingprodukt erklären? Denn flüssige Kraftstoffe auf Kohlenstoffbasis werden in Zukunft – trotz internationaler Bestrebungen zu deren Senkung – nach wie vor eine wichtige Rolle spielen. So erscheint es sinnvoll, das ausgeschiedene CO2 aus der Umwelt zurückzugewinnen und erneut zu nutzen.

Forscher der ETH Zürich, des PSI und der Universitäten Zürich, Bern und der Norwegischen Universität für Forschung und Technologie (NTNU) haben gemeinsam mit einem Team der Empa diese Idee durchgerechnet und zeigen in ihrer Studie auf, das solare Methanol-Inseln langfristig genügend Treibstoff produzieren könnten, um die gesamte Mobilität CO2-neutral zu gestalten – weltweit. Inmitten der Ozeane soll aus Solarenergie (und Wasser) Wasserstoff (H2) hergestellt werden, der dann vor Ort mit aus dem Meerwasser gewonnenen CO2 zu Methanol umgewandelt wird. Dazu analysierten die Forschenden detailliert ein Szenario, das zwar noch rein hypothetisch scheint, aber bereits die Planungsgrundlagen für eine mögliche Umsetzung bietet.

Aus Sonne wird Strom wird Wasserstoff wird Methanol

Ausgangspunkt der Idee sind Solarinseln, also schwimmende Plattformen, ausgestattet mit Photovoltaikanlagen. Da aber Solarstrom nicht gespeichert und von dort nur schlecht abtransportiert werden kann, macht ein Solarkraftwerk auf dem Meer keinen Sinn. Allerdings kann man aus Kohlendioxid und Wasserstoff flüssiges Methanol (CH3OH), aber auch gasförmiges Methan (CH4) herstellen. Die Ausgangsstoffe könnten also direkt aus dem Ozean gewonnen beziehungsweise dort hergestellt werden, so die Idee der Forscher.

Es existieren bereits grosstechnische «Power-to-Gas-Anlagen, die Wasserstoff und CO2 zu Treibstoff umwandeln – unter anderem die Demonstrationsplattform «move» auf dem Empa-Campus in Dübendorf (siehe Box). Daher stellt sich die Frage: Warum damit aufs Meer? Warum nicht, wie dies bestehende Anlagen tun, das CO2 aus der Luft gewinnen? Die Antwort ist simpel: Die dafür benötigte Anlagenfläche für eine weltweite Versorgung von Treibstoff wäre gewaltig. «Eine Fläche von rund 170'000 km2 wäre nötig, um den jährlichen Bedarf für den globalen Güterverkehr zu produzieren», erklärt Andreas Borgschulte von der Empa-Abteilung «Advanced Analytical Technologies». Das liesse sich am ehesten durch Solaranlagen auf dem Meer realisieren; bislang ungenutzte Fläche, die niemandem gehört. Auch auf dem Meer kann man das CO2 aus der Luft gewinnen; eine attraktive – und erst noch naheliegende – Alternative wäre aber, die rund 125-mal höhere CO2-Konzentration des Meerwassers für die «Kohlendioxidernte» auszunutzen.

Mehr Möglichkeiten für Methanol

In bestehenden Anlagen wird das aus der Atmosphäre gewonnene CO2 meist zur Herstellung von Methan verwendet, was auch auf den Solarinseln möglich wäre. Im Rahmen ihrer Überlegungen entschieden sich die Forscher allerdings für die Herstellung eines flüssigen Brennstoffs, da sich dieser besser transportieren lässt. Ausserdem kann Methanol nicht nur als Treibstoff eingesetzt werden, sondern auch zur Herstellung weiterer chemischer Produkte, etwa Vorprodukte für die Polymerherstellung. Die Möglichkeiten für dessen Verwendung (und den damit erzielbaren Gewinnen) sind also wesentlich höher.

Eine solche «Methanol-Insel» hat jedoch ihren Preis: Rund 90 Millionen US-Dollar würde der Bau einer solchen Chemiefabrik auf dem Ozean kosten. Diese bestünde aus rund 70 Photovoltaikinseln mit einem Durchmesser von rund 100 m2 und einem Schiff mit den Elektrolyse- und Syntheseanlagen. Insgesamt ergäbe dies eine Fläche von rund 550‘000 m2. Doch ein einzelner Cluster genügt bei weitem nicht, um eine Null-Bilanz von CO2 zu erreichen. Insgesamt 170'000 solcher Inseln wären nötig, um so viel CO2 zu recyceln, wie zurzeit ausgestossen wird – ein utopisches Ziel, aber eines, das es sich zu verfolgen lohnt. «Grosse Ideen sind notwendig – Bullerbü-Lösungen versorgen nur Bullerbü, aber nicht den Rest der Welt», so Borgschulte.

Mehr über Empa
  • News

    Eine stabile Brücke von Molekülen

    Aus einzelnen Molekülen gebaute Elektronik könnte in der Zukunft neue Möglichkeiten bei der Miniaturisierung von Schaltkreisen eröffnen. Empa-Forschern ist es gemeinsam mit Partnern aus der Schweiz, den Niederlanden, Israel und Grossbritannien gelungen, ein entscheidendes Detail bei der Rea ... mehr

    Roboter fühlen "Schmerz" und reparieren sich selbst

    Ein multinationales Projekt zur Entwicklung einer neuen Generation von Robotern, die sich selbst heilen, wird über die nächsten drei Jahre von der EU mit 3 Millionen Euro unterstützt. Daran beteiligt sind Forscher der Vrije Universiteit Brussel, der University of Cambridge, der École Supéri ... mehr

    Neuer Rekord für flexible Dünnschicht-Solarzellen

    Flexible Solarzelle mit noch nie erreichter Effizienz: Das Empa-Labor für Dünnschichten und Photovoltaik unter der Leitung von Ayodhya N. Tiwari hat seinen eigenen Rekordwert gebrochen. Die Forscher verbesserten den Wirkungsgrad der Energieumwandlung bei CIGS-Solarzellen auf flexiblem Polym ... mehr

  • Videos

    Eine wasserbasierte, wiederaufladbare Batterie

    Ein Gramm Wasser löst sieben Gramm NaFSI-Salz auf. So entsteht eine klare Salzlösung mit einer elektrochemischen Stabilität von bis zu 2,6 Volt - doppelt so viel wie bei anderen wässrigen Elektrolyten. mehr

    Nanozellulose-Schwämme gegen ausgelaufenes Öl

    Mit Nanozellulose gegen die Ölverschmutzungen in Gewässer. Empa-Forschenden ist es gelungen, einen Nanozellulose-Schwamm herzustellen, der Öl im Wasser aufsaugt und immer noch schwimmt. So könnte man in Zukunft ganz einfach ausgelaufenes Öl im Wasser entfernen. mehr

    Brennstoffzellen: «Saubere» Mobilität dank Wasserstoff

    Wasserstoff wird oft als «Benzin der Zukunft» bezeichnet. Die Postauto Schweiz AG betreibt versuchsweise eine Wasserstofftankstelle in Brugg AG für ihre Brennstoffzellen-Busse. An diesem Projekt beteiligt sich die Empa in Beratungsfunktion. Sie untersucht die Effizienz der Wasserstoffproduk ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research

    mehr

    Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

    Die Empa ist eine interdisziplinäre Forschungs- und Dienstleistungsinstitution für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung innerhalb des ETH-Bereichs. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Empa orientieren sich an den Anforderungen der Industrie und den Bedürfnissen der ... mehr

    Empa

    Die Empa ist eine interdisziplinäre Forschungs- und Dienstleistungsinstitution für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung innerhalb des ETH-Bereichs. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Empa orientieren sich an den Anforderungen der Industrie und den Bedürfnissen der ... mehr

Mehr über Paul Scherrer Institut
  • News

    Weyl-Fermionen in einer weiteren Materialklasse entdeckt

    Eine besondere Art von Elementarteilchen, die Weyl-Fermionen, wurden erst vor einigen Jahren entdeckt. Ihre Besonderheit: Sie bewegen sich in einer aussergewöhnlichen, hoch geordneten Weise durch ein Material. Dies lässt sie praktisch nie miteinander kollidieren, was sehr energieeffizient i ... mehr

    Neues magnetisches Phänomen im Nanobereich

    Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI und der ETH Zürich haben im Nanobereich ein besonderes Phänomen des Magnetismus entdeckt. Es ermöglicht, Magnete in ungewöhnlichen Konfigu­rationen zusammenzustellen. Damit könnte man Computer­speicher und -­­­­schalter bauen, um die Leistungsfähigke ... mehr

    Virtuelle Linse verbessert Röntgenmikroskopie

    Röntgenstrahlen ermöglichen einzigartige Einblicke in das Innere von Materialien, Gewebe und Zellen. Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben eine neue Methode entwickelt, dank der die Röntgenbilder von Materialien noch besser werden. Die Forscher bewegten dazu eine optische Linse und ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Paul Scherrer Institut (PSI)

    Das Paul Scherrer Institut (PSI) ist ein multidisziplinäres Forschungszentrum für Naturwissenschaften und Technologie, das national und international eng mit Hochschulen, andern Forschungsinstituten, den Fachhochschulen und der Industrie zusammenarbeitet. Mit seinen rund 1300 Mitarbeiterin ... mehr

Mehr über ETH Zürich
  • News

    Magnesiumlegierungen beim Korrodieren zusehen

    Erstmals konnten ETH-​Forscher die Korrosion von Magnesiumlegierungen für biomedizinische Anwendungen auf der Nanoskala beobachten. Dies ist ein wichtiger Schritt, um bessere Vorhersagen darüber zu treffen, wie schnell Implantate im Körper abgebaut werden und so massgeschneiderte Implantatw ... mehr

    Mit Industriemüll Häuser isolieren

    Das ETH-Spinoff FenX verwandelt Industrieabfall in einen porösen Schaum, der sich zur Gebäudeisolation eignet. Im Gegensatz zu anderen nachhaltigen Dämmstoffen ist dieser nicht brennbar und ausserdem günstig herzustellen. Kaum hat einer die Idee geäussert, schon blasen die vier jungen Männe ... mehr

    Deep Learning, vorgefertigt

    Selbstfahrende Autos, automatische Erkennung von Krebszellen, Online-Übersetzer: Deep Learning machts möglich. Das ETH-Spin-off «Mirage Technologies» hat eine Deep-Learning-Plattform entwickelt, die Start-ups und Unternehmen helfen soll, ihre Produkte schneller zu entwickeln und zu optimier ... mehr

  • Forschungsinstitute

    ETH Zürich Inst.f. Lebensm.wiss.,Ern.,Ges.

    Die Kernkompetenzen des Labors für Lebensmittelmikrobiologie sind die Detektion und Kontrolle von pathogenen Organismen im Lebensmittel, die Analyse komplexer Mikrofloren und molekulare Mechanismen der bakteriellen Pathogenität. mehr

  • q&more Artikel

    Analytik in Picoliter-Volumina

    Zeit, Kosten und personellen Aufwand senken – viele grundlegende sowie angewandte analytische und diagnostische Herausforderungen können mit Lab-on-a-Chip-Systemen realisiert werden. Sie erlauben die Verringerung von Probenmengen, die Automatisierung und Parallelisierung von Arbeitsschritte ... mehr

    Investition für die Zukunft

    Dies ist das ganz besondere Anliegen und gleichzeitig der Anspruch von Frau Dr. Irmgard Werner, die als Dozentin an der ETH Zürich jährlich rund 65 Pharmaziestudenten im 5. Semester im Praktikum „pharmazeutische Analytik“ betreut. Mit Freude und Begeisterung für ihr Fach stellt sie sich imm ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Petra S. Dittrich

    Jg. 1974, ist Außerordentliche Professorin am Department Biosysteme der ETH Zürich. Sie studierte Chemie an der Universität Bielefeld und Universidad de Salamanca (Spanien). Nach der Promotion am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen war sie Postdoktorandin am ISAS In ... mehr

    Dr. Felix Kurth

    Jg. 1982, studierte Bioingenieurwesen an der Technischen Universität Dortmund und an der Königlich Technischen Hochschule in Stockholm. Für seine Promotion, die er 2015 von der Eidgenössisch Technischen Hochschule in Zürich erlangte, entwickelte er Lab-on-a-Chip Systeme und Methoden zur Qua ... mehr

    Lucas Armbrecht

    Jg. 1989, studierte Mikrosystemtechnik an der Albert-Ludwigs Universität in Freiburg im Breisgau. Während seines Masterstudiums konzentrierte er sich auf die Bereiche Sensorik und Lab-on-a-Chip. Seit dem Juni 2015 forscht er in der Arbeitsgruppe für Bioanalytik im Bereich Einzelzellanalytik ... mehr

Mehr über Universität Zürich
  • News

    Vertrauen in Wissenschaft und Forschung ist nach wie vor hoch

    Die Schweizer Bevölkerung vertraut Wissenschaft und Forschung stark bis sehr stark. Wie der «Wissenschaftsbarometer Schweiz» 2019 zeigt, steht sie der Wissenschaft positiv gegenüber und möchte über die Forschung informiert werden. Am wichtigsten ist der Bevölkerung Forschung zu Klima und En ... mehr

    Langsamsten je gemessenen Atomzerfall beobachtet

    Eigentlich soll der XENON1T-Detektor tief im Untergrund Teilchen der Dunklen Materie aufspüren. Doch einem Forscherteam unter führender Beteiligung von Zürcher Physikern ist es jetzt gelungen, damit erstmals einen anderen äusserst seltenen Vorgang zu beobachten: den Zerfall des Atoms Xenon- ... mehr

    Physikalische Zauberei ermöglicht Kühlen ohne Energiezufuhr

    Physiker der Universität Zürich haben eine verblüffend einfache Anordnung entwickelt, bei der Wärme ohne Energiezufuhr von aussen zeitweise von einem kälteren zu einem wärmeren Objekt fliesst. Dieser Vorgang steht jedoch nur scheinbar im Widerspruch zu den Gesetzen der Physik. Stellt man ei ... mehr

  • Videos

    Von Sonnenlicht zu chemischer Energie

    Wie macht man aus Sonnenlicht und Wasser Energie, die gespeichert oder als Treibstoff verwendet werden kann? Chemiker der Universität Zürich forschen an der Energieform der Zukunft. mehr

  • q&more Artikel

    Vom Nachtschwärmer zur Lerche

    Die meisten Menschen kommen aufgrund ihrer Biochronologie entweder als Lerche (Frühaufsteher) oder Eule (Morgenmuffel) zur Welt und in der Pubertät entwickeln sie sich zum Nachtschwärmer. Mit dem 20. Lebensjahr tritt dann eine Wende ein und der Schlaf- und Wachrhythmus verschiebt sich konti ... mehr

  • Autoren

    Dr. Steven A. Brown

    Steven B. Brown studierte Biochemie am Harvard College, Cambridge, Massachusetts, USA. 1997 promovierte er im Fachgebiet Biological Chemistry and Molecular Pharmacology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA. Von 1998-2005 war er als Postdoc am Institut für Molekulare Biologie a ... mehr

Mehr über Universität Bern
Mehr über Norwegian University of Science and Technology
Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.