Wissenschaftler entwickelt Strategien zur Nutzung von Kohlendioxid

Auf der Kyoto-Konferenz haben die beteiligten Länder beschlossen, den Ausstoß von Kohlendioxid zu drosseln. Gleich zwei Strategien dazu hat Prof. Dr. Arno Behr von der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen entwickelt. Als Experte forscht der Wissenschaftler bereits seit 25 Jahren an der Wandlung und Nutzung von Kohlendioxid in wertvolle Grundstoffe. Dabei untersucht er hochaktuelle chemische Reaktionen in Versuchsanlagen auf ihre technische Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Sein Lehrstuhl (Chemische Prozessentwicklung) ist eines der wenigen Kompetenz-Zentren für angewandte Kohlendioxid-Chemie in Deutschland.

Kohlendioxid ist als natürlicher Bestandteil des Kohlenstoff-Kreislaufes reichlich auf der Welt vorhanden. Der Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre wird jedoch als kritisch betrachtet und soll reduziert werden. Prof. Dr. Behr arbeitet an seinem Lehrstuhl an einer Alternative: Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung von praktikablen Verfahren, das Kohlendioxid unmittelbar nach seiner Entstehung in wertvolle Grundstoffe zu wandeln. „Das ist nicht ganz einfach“, so Prof. Dr. Behr, „denn im Kohlendioxid befindet sich der Kohlenstoff in seiner höchsten Oxidationsstufe. Deshalb reagiert Kohlendioxid nur sehr schlecht und muss aktiviert werden. In seiner Forschung hat Behr dazu zwei Strategien entwickelt:

Erstens: Die Aktivierung durch Übergangsmetallkatalyse: Dabei trifft das Kohlendioxid auf ein Metall – wie beim Katalysator im Auto – , wird aktiviert und kann mit Wasserstoff zu dem Grundstoff Ameisensäure reagieren. Die Ameisensäure kann dann in weitere Wertprodukte umgewandelt werden. Ein zweites Beispiel ist die Reaktion des Kohlendioxids mit einer hochaktiven Substanz, dem Butadien. Dabei entstehen Lactone, die z. B. als Geruchsstoffe oder als Vorstufen von Kunststoffen genutzt werden können. Zu diesem Thema ist am Lehrstuhl gerade eine Diplomarbeit fertig geworden: In seiner Arbeit hat Becker neue, umweltverträgliche Lösemittel gefunden, in denen die Reaktion durchgeführt werden kann.

Zweitens: Die Aktivierung mit Mikrowellen-Strahlung: Dabei werden, ähnlich wie in einer Leuchtstoffröhre, Kohlendioxid-Moleküle zu einem Plasma aktiviert. Die so aktivierten Kohlendioxid-Moleküle können dann mit Erdgas reagieren. Es entsteht als neuer Grundstoff das „Synthesegas“, das bereits jetzt für die Herstellung von wertvollen Alkoholen und Benzinen genutzt wird.“

Natürlich kann man auf diese Weise nur einen Teil des Kohlendioxids in wertvolle Grundstoffe für die Industrie wandeln. Ein erster Schritt wäre jedoch gemacht. Für die Entwicklung praktischer, Zukunft orientierter Lösungen muss weiter intensiv geforscht werden.

Kontakt:
Prof. Dr. Arno Behr, Ruf (02 31) 7 55 – 23 10