Erneuerbare Energien: CO2-Spaltung durch Mikrowellenplasma

Um die Folgen des Klimawandels abzumildern, müssen wir nicht nur den Kohlendioxid (CO₂)-Ausstoß verringern, sondern auch vorhandenes CO₂ aus der Atmosphäre entfernen. Mit Power-to-X-Technologien und erneuerbaren Energien lässt sich CO₂ in Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff spalten und in synthetische Stoffe wie Kraftstoffe umwandeln. Dabei erreichen Plasmen unter niedrigen Drücken Rekord-Wirkungsgrade bei der CO₂-Spaltung. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben gezeigt, dass die effiziente CO₂-Spaltung auch bei atmosphärischem Druck durch Plasmen mit ultrakurzen Mikrowellenpulsen möglich ist. Ihre Ergebnisse sind in der Zeitschrift ACS Energy Letters veröffentlicht.

„Unser Ziel war es, die potenziellen Vorteile der mikrowellenunterstützten Plasmen auf den Bereich des Atmosphärendrucks auszuweiten. Uns ist es gelungen, mit der Verwendung von extrem kurzen Mikrowellenpulsen die CO₂-Spaltung im Plasma signifikant zu verbessern“, sagt Sergey Soldatov vom Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des KIT. Die Forschenden konnten erstmals Nichtgleichgewichtszustände in atmosphärischen CO₂-Mikrowellenplasmen experimentell nachweisen, die sich dank der ultrakurzen Pulse einstellen lassen und es so erlauben, die Wirkungsgrade zu erhöhen.

„Bisherige Methoden zur CO₂-Spaltung mithilfe von Plasma arbeiteten im Vakuum, um durch den niedrigen Druck Nichtgleichgewichtszustände zu erzeugen, die einen effizienteren Energieeinsatz ermöglichen. Dieses Vorgehen in Vakuumsystemen eignet sich aufgrund hoher apparativer Anforderungen und hoher Energiekosten allerdings nicht für den industriellen Einsatz“, sagt Alexander Navarrete vom Institut für Mikroverfahrenstechnik.

swi, 25.02.2021