Stinkendes Gas in Wasserstoff umwandelbar

Forscher der Rice University um Projektleiterin Naomi Halas machen das in Raffinerien zur Erdgasgewinnung anfallende saure Erdgas nutzbar. Der nach faulen Eiern stinkende Schwefelwasserstoff wird bislang verbrannt, sodass Wasser und reiner Schwefel entstehen, der endgelagert werden muss, weil eine sinnvolle Verwendung in großen Mengen nicht möglich ist. Künftig kann dieses Gas genutzt werden, um wertvollen Wasserstoff zu gewinnen, der für die Energiewende unabdingbar ist.

Die Trennung von Schwefel und Wasserstoff gelingt laut den Forschern in einem einzigen Schritt mithilfe eines Katalysators aus Gold-Nanopartikeln. Die Energie für die Spaltung liefert Licht. Schwefelwasserstoffemissionen können zu hohen Bußgeldern für die Industrie führen. Doch auch deren Behandlung ist sehr teuer.

Die Wissenschaftlerin ist eine Pionierin der Nanophotonik. Ihr Labor entwickelt seit Jahren kommerziell nutzbare lichtaktivierte Nanokatalysatoren. Der Ausdruck Game-Changer wird überstrapaziert, aber in dem Fall trifft er zu. Die Nutzung der plasmonischen Fotokatalyse ist weitaus kostengünstiger als die bisherige Entschärfung des Problems. Hinzu kommt, dass ein wertvolles Produkt gewonnen werden kann. Als Plasmonen werden in der Quantenmechanik Schwingungen in Festkörpern genannt.

Elektronen als Spaltaxt

Halas' Team hat auf der Oberfläche von Siliziumdioxidpulver winzige Inseln aus Gold platziert. Diese haben einen Durchmesser von gerade mal zehn Millionstel Millimetern, sodass die Materialkosten kaum ins Gewicht fallen. Sie interagieren mit bestimmten Wellenlängen des sichtbaren Lichts, ohne verbraucht zu werden. Dabei bilden sich kurzlebige, hochenergetische Elektronen, die die Spaltung des Schwefelwasserstoffs auslösen.

Das im Labor entwickelte Verfahren nutzt Leuchtdioden als Lichtquelle, die wenig Strom verbrauchen. Es geht auch mit Sonnenlicht, sodass der Spaltungsprozess noch günstiger werden kann. Das Start-up Syzygy Plasmonic in Houston, zu dessen Gründern Halas gehört, hat die plasmonische Schwefelwasserstoff-Spaltung lizensiert und bereits 60 Mitarbeiter. (pte)

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