Kohlendioxid-Reduktion neu und vereinfacht erklärt

Veröffentlicht am22. Januar 202222. Januar 2022Autorgh

Vereinheitlichtes mechanistisches Verständnis der CO₂-Reduktion zu CO an Übergangsmetall- und Einzelatomkatalysatoren

CO ist zwar das einfachste Produkt der CO₂-Elektroreduktion (CO₂R), aber die Identität und die Art des geschwindigkeitsbeschränkenden Schritts bleiben umstritten. In ihrem in Nature Catalysis publizierten Artikel „Vereinheitlichtes mechanistisches Verständnis der CO₂-Reduktion zu CO an Übergangsmetall- und Einzelatomkatalysatoren“ untersuchen sechs Forscher aus Lungby (Dänemark) und Berlin die Aktivität von Übergangsmetallen (TMs), Metall-Stickstoff-dotierten Kohlenstoff-Katalysatoren (MNCs) und einem Phthalocyanin auf einem Träger, und präsentieren ein einheitliches mechanistisches Bild der CO₂R zu CO für diese Katalysatoren.

Bildmontage © Gerhard Hofmann für Solarify

Bildmontage © Gerhard Hofmann für Solarify

Unter Anwendung des Newns-Andersen-Modells stellten sie fest, dass der Elektronentransfer zu CO₂ bei MNCs wie bei TMs einfach ist. Und weiter, dass die CO₂-Adsorption im Allgemeinen auf TMs limitierend ist, während MNCs entweder durch CO₂-Adsorption oder durch die Protonen-Elektronen-Transfer-Reaktion zur Bildung von COOH limitiert werden können. Sie bewerten diese berechneten Mechanismen anhand von pH-abhängigen experimentellen Aktivitätsmessungen der CO₂R-zu-CO-Aktivität und stellen einen einheitlichen Aktivitätsvulkan vor, der die entscheidenden CO₂– und COOH-Bindungsstärken beinhaltet. Schließlich zeigen die Autoren, dass die erhöhte Aktivität von MNC-Katalysatoren auf die Stabilisierung größerer Adsorbat-Dipole zurückzuführen ist, die sich aus ihren diskreten und engen d-Zuständen ergeben.

->Quelle: Sudarshan Vijay, Wen Ju, Sven Brückner, Sze-Chun Tsang, Peter Strasser & Karen Chan: Unified mechanistic understanding of CO₂ reduction to CO on transition metal and single atom catalysts, in: Nature Catalysis volume 4, pages 1024–1031 (2021) – nature.com/s41929-021-00705

Die vierte industrielle Revolution und „Industrie 5.0“ – eine Kritik

Gemeinsame Stellungnahme des Forschungsbeirats Industrie 4.0 und der Plattform Industrie 4.0 zum Umgang mit dem Begriff „Industrie 5.0“ Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 und die Plattform Industrie 4.0 nehmen in einer Kritik Stellung zum Umgang mit dem Begriff „Industrie 5.0“. Auf der Hannover Messe 2011 wurde Industrie 4.0 mit einem industriellen Leitbild, das weiterhin hochaktuell ist und sich weltweit verbreitet, erstmalig der breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 und die Plattform Industrie 4.0 kritisieren die leichtfertige und unnötige Verwendung des Begriffs „Industrie 5.0“, der keine neuen Inhalte beinhaltet und zur Verunsicherung beiträgt. Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution und deren fortlaufende Veränderung, die alle gesellschaftlichen Bereiche umfasst.
Wasserstoff-Produktion in heimischer Garage

Frankfurt UAS entwickelt Prototyp für Privathaushalte Wasserstoff als Energieträger der Zukunft ist nicht frei verfügbar, sondern muss aufwändig hergestellt werden. Das Forschungsprojekt „Smartes Tankgerät für Wasserstoff“ verfolgt die Idee, dessen Herstellung so zu vereinfachen, dass ein Einsatz auch in Privathäusern oder kleinen Gewerbebetrieben gelingt, so eine Medienmitteilung vom 17.04.2024 der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS). Es soll möglich sein, mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff aus reinem Wasser in einer kleinen Anlage herzustellen, die mit regenerativer Energie, beispielsweise Solarstrom aus der hauseigenen Photovoltaik-Anlage, betrieben wird. Auf diesem Weg ließe sich die CO2-neutrale Energie speichern, um so dem tages- und jahreszeitlich stark schwankenden Stromangebots aus Wind- und PV-Anlagen zu begegnen.
Wasserkreislauf gerät aus dem Gleichgewicht

Planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten Eine Analyse der globalen Süßwasserressourcen zeigt, dass menschliche Aktivitäten die Schwankungen im Wasserkreislauf der Erde weit über den vorindustriellen Bereich hinaus getrieben haben. Ein internationales Forschungsteam, dem auch Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) sowie PIK Direktor Johan Rockström angehören, hat herausgefunden, dass die planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten wurde.
EU-Kommission gibt Weg frei für Förderung von 24 deutschen IPCEI-Wasserstoffprojekten

BMWK: Wichtiger Meilenstein für Wasserstoffhochlauf in Deutschland Die Europäische Kommission hat 24 deutsche Projekte des „IPCEI Wasserstoff“ (Important Project of Common European Interest) genehmigt. Die deutschen Projekte sind Teil der sogenannten „Infrastruktur-Welle“ (Hy2Infra) des IPCEI Wasserstoff mit insgesamt 33 Projekte mehrerer EU-Länder, die gemeinsam die beihilferechtliche Genehmigung erhalten haben. Nach der Genehmigung auf EU-Ebene am 15.02.2024 werden nun die nationalen Förderbescheide ausgestellt. Die Bundesregierung und die jeweiligen Bundesländer planen sich mit rund 4,6 Mrd. Euro an den deutschen IPCEI-Wasserstoffinfrastrukturprojekten zu beteiligen.
„Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“

Bericht der Bundesregierung zur Kreislaufwirtschaft Als Unterrichtung durch die Bundesregierung (20/10950) liegt nun der Bericht „Kreislaufwirtschaft – Herausforderungen und Wege der Transformation“ vor, meldet der parlamentseigene Pressedienst heute im bundestag. Der Bericht spricht von einer „Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“. In dem Papier werden Inhalte weiterer Transformationsberichte gebündelt, die in die Überarbeitung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie eingehen sollen, heißt es. (Grafik: Transformationsbericht der Bundesregierung zur Kreislaufwirtschaft – Transformationsbereiche, Off-track-Indikatoren, Maßnahmen – © BMUV)
H&M Group gründet Kreislauf-Tochter Syre

Neues Unternehmen für Textil-zu-Textil-Recycling von Polyester Das gemeinsam mit Vargas Holding gegründete Unternehmen Syre, das auch von TPG Rise Climate unterstützt werde, zielt laut einer Medienmitteilung von H&M (vom 06.03.2024) darauf ab, das Textil-zu-Textil-Recycling von Polyester rasch auszuweiten und zu einer nachhaltigeren Textilindustrie beizutragen. Die H&M Group hat mit Syre eine Abnahmevereinbarung im Wert von insgesamt 600 Mio. USD über einen Zeitraum von sieben Jahren abgeschlossen. Damit wird ein erheblicher Teil des langfristigen Bedarfs der H&M Group an recyceltem Polyester gedeckt, das derzeit hauptsächlich aus rPET-Flaschen zu Textilien verarbeitet wird.
Effizientere Methode zur Lithium-Gewinnung aus Bergbau, Ölfeldern und Altbatterien

Fünfmal mehr als mit herkömmlihen Methoden Chemiker des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums haben eine effizientere Methode zur Extraktion von Lithium (Delithierung) aus Abfallflüssigkeiten entwickelt, die aus Bergwerken, Ölfeldern und gebrauchten Batterien stammen. Sie wiesen laut einer Medienmitteilung vom 16.04.2024 auf der Webseite des ORNL nach, dass ein gewöhnliches Mineral mindestens fünfmal mehr Lithium adsorbieren kann, als dies mit zuvor entwickelten Adsorptionsmitteln möglich ist. (Grafik: Aluminiumhydroxid kann in einem einzigen Schritt 37 mg Lithium pro Gramm rückgewinnbares Sorptionsmittel extrahieren – Grafik © Jayanthi Kumar, Parans Paranthaman und Philip Gray_ORNL, U.S. Dept. of Energy)