Künstliche Photo­synthese

Um die Klimaerwärmung zu bekämpfen, wird die Menschheit Kohlenstoffdioxid im grossen Stil aus der Atmosphäre entfernen müssen. Der Nobelpreisträger Benjamin List vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr will dafür eine photokatalytische CO₂-Spaltung entwickeln.

Die Idee für das Vorhaben stammt aus der Natur: Pflanzen spalten mit ihrer Photosynthese seit Jahrmillionen CO₂ und entfernen es in Form von Kohlenhydraten aus der Atmosphäre. Benjamin List möchte diesen Prozess ins Labor holen, vereinfachen und im grossen Stil umsetzen. Mithilfe von Lichtenergie soll Kohlenstoffdioxid (CO₂) in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O₂) umgewandelt werden. Als chemische Reaktionsgleichung geschrieben: CO₂→ C + O₂.

Gelänge eine direkte, photokatalytische Spaltung von CO₂, wäre das eine eigentliche «Traumreaktion». Denn zwar ist der Verzicht auf fossile Energieträger die wichtigste Massnahme gegen die Klimaerwärmung. Doch schon heute ist klar: Das reicht nicht aus. Der Mensch hat bereits so viel CO₂ in die Atmosphäre ausgestossen, dass er grosse Mengen davon wieder entfernen muss. Mit Benjamin Lists Reaktion könnte dies gelingen.

Der Vorteil gegenüber anderen Ideen und Verfahren, um Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entnehmen: Bei der Reaktion entsteht Kohlenstoff in seiner reinen Form. Als Kohle würde er sich viel einfacher und sicherer speichern lassen als gasförmiges CO₂. Man könnte diesen «solaren Kohlenstoff» zum Beispiel als Grundlage einer nachhaltigen Chemieindustrie nutzen, daraus nachhaltiges Benzin herstellen, Elektrizität gewinnen oder ihn als Baustoff für Häuser oder Strassen verwenden.

Mit welchen Mitteln und Werkzeugen die Reaktion gelingen kann, wird das Mülheimer Team untersuchen. List hat bereits Katalyse-Zyklen designt, die eine lichtvermittelte CO₂-Spaltung zumindest auf dem Papier ermöglichen. Eine andere Idee ist eine Biokatalyse mithilfe von Mikroben und Bakterien, die in der Lage sind, Kohle aus CO₂ herzustellen.