Graphen soll das Klima retten

Eine Innovation von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) senkt die Kosten für die CO₂-Entfernung aus Luft und Abgasen von fossilen Kraftwerken und Industrie dramatisch. Den Klimawandel nur durch Verzicht auf fossile Brennstoffe aufzuhalten, wird immer unwahrscheinlicher. Kohlenstoffdioxid (CO₂) muss extra aus der Atmosphäre entfernt und endgelagert werden. Bisher waren die Kosten dafür astronomisch hoch, weshalb vorhandene Techniken kaum genutzt wurden. Das kann sich jetzt dank der Entwicklung der EPFL-Forscher um Kumar Agrawal ändern, die ihre Ergebnisse kürzlich im Fachmagazin "Nature Chemical Engineering" publizierten.

Grundlage dessen ist Graphen, eine Folie, die nur wenige Atomlagen dick ist. Sie setzt sich aus Kohlenstoffatomen zusammen, die im Sechseck angeordnet sind, wie Bienenwaben. Dass Graphen in der Lage ist, CO₂ von anderen Gasen, die in der Luft und in Abgasen vorkommen, voneinander zu trennen, ist bekannt. Doch entsprechende Folien ohne Fehlstellen herzustellen, durch die Fremdmoleküle schlüpfen können, ist bisher nicht gelungen.

Agrawals Team hat nun den Durchbruch geschafft: Die Experten für Trenntechnik züchteten Graphen auf Kupferfolien, die mit einer Fläche von 50 Quadratzentimetern so groß sind, dass sie sich für den praktischen Einsatz eignen. Mit der Zucht ist es allerdings nicht getan. Es kommt darauf an, die Folien mit Poren zu versehen, die genauso groß sind, dass CO₂-Moleküle hindurchpassen, größer jedoch nicht. Das hat das Team geschafft.

Auch für andere Trennprozesse geeignet

Dafür haben die Forscher Ozon (O₃) eingesetzt, um über die ganze Fläche gleichmäßig große Poren ins Graphen zu ätzen - und zwar in großer Zahl, um die Durchflussleistung zu optimieren. Da Graphen bezogen auf die Materialstärke weitaus fester ist als Stahl, hat die Stabilität der Folie darunter nicht gelitten. Die Folie lässt sich auch für andere Trennprozesse einsetzen, etwa zur Reinigung von Wasserstoff. Dazu muss lediglich die Porengröße angepasst werden. Dies sei jedoch problemlos möglich, erkärt Agrawal abschließend. (pte)

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