Ein Team von Forschenden der ETH Zürich hat ein bahnbrechendes Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, CO₂ direkt aus der Luft zu absorbieren, indem es Lebensmittelabfälle nutzt. Diese Methode, bekannt als Direct Air Capture (DAC), könnte eine kostengünstige und energieeffiziente Alternative zu herkömmlichen CO₂-Absorptionsverfahren darstellen. Die Anwendung dieser Technologie könnte einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten und die globalen Temperaturerhöhungen auf unter 1,5 Grad Celsius stabilisieren.
Der Klimawandel ist ein drängendes Problem, das sofortige Maßnahmen erfordert. Um die Erderwärmung zu begrenzen, sind nicht nur drastische Reduktionen der Treibhausgasemissionen notwendig, sondern auch Technologien, die in der Lage sind, große Mengen an CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen. Die Forschungsgruppe um Professor Raffaele Mezzenga hat sich dieser Herausforderung angenommen und ein Verfahren entwickelt, das auf Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie basiert, insbesondere aus der Käse- und Tofuproduktion.
Bei der Herstellung von Käse und Tofu fallen große Mengen an proteinhaltigen Nebenprodukten an, die häufig als Abfall betrachtet werden. Die Wissenschaftler haben diese Rückstände untersucht und konnten wertvolle Proteine isolieren. Diese Proteine werden zu langen, fadenförmigen Strukturen, den sogenannten Amyloidfibrillen, verarbeitet. Anschließend werden sie mit Kaliumhydroxid behandelt, um kleine Kügelchen zu bilden, die in der Lage sind, CO₂ aus der Luft zu binden. Die porösen Kügelchen wirken dabei wie Schwämme und können durch chemische Reaktionen mit dem Kaliumhydroxid effektiv CO₂ aus der Umgebungsluft aufnehmen.
In Tests haben die Forscher festgestellt, dass ein Gramm dieses neuartigen Materials in der Lage ist, bis zu 97 Milligramm CO₂ zu absorbieren, was eine signifikante Verbesserung gegenüber herkömmlichen DAC-Technologien darstellt. Mit einem Kilogramm dieser Kügelchen könnte theoretisch bis zu 100 Gramm CO₂ pro Zyklus gebunden werden. Dies stellt einen vielversprechenden Fortschritt in der CO₂-Absorption dar, da die Effizienz signifikant über den bisherigen Methoden liegt.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist die Energiebilanz. Herkömmliche DAC-Methoden erfordern oft hohe Temperaturen und Vakuumverhältnisse, um das gebundene CO₂ wieder freizusetzen. Das neu entwickelte Verfahren hingegen nutzt einen einfachen Prozess, bei dem die Kügelchen mit einer milden Säure und Base besprüht werden, um das CO₂ bei Raumtemperatur freizusetzen. Dies reduziert den Energiebedarf erheblich und macht die Technologie potenziell wirtschaftlicher und nachhaltiger.
Die Forscher haben auch die Wiederverwendbarkeit des Materials berücksichtigt. Nach der CO₂-Absorption können sowohl die Kügelchen als auch die eingesetzten Chemikalien erneut verwendet werden. Diese Eigenschaft könnte das Verfahren in eine Kreislaufwirtschaft integrieren, da die Kügelchen, wenn sie ihre Wirksamkeit verlieren, als Dünger in der Landwirtschaft oder zur Herstellung von Biotreibstoffen genutzt werden können. Dies wäre nicht nur umweltfreundlich, sondern würde auch den Abfall aus der Lebensmittelproduktion reduzieren.
Die vielversprechenden Ergebnisse der Studie, die in der renommierten Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, zeigen, dass die Forscher bereits 30 Zyklen der CO₂-Adsorption und -Freigabe erfolgreich getestet haben, ohne signifikante Effizienzverluste zu verzeichnen. Professor Mezzenga ist zuversichtlich, dass die Technologie skalierbar ist und in Zukunft eine bedeutende Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen könnte.
Die Umsetzung dieser Technologie in der Praxis muss allerdings noch erforscht werden. Erste Tests im Labor haben bereits vielversprechende Ergebnisse geliefert, jedoch sind größere Anwendungen und eine genaue Kostenanalyse notwendig, um die Wirtschaftlichkeit zu bestätigen. Dennoch sind die Forscher optimistisch, dass ihre Methode nicht nur nachhaltiger, sondern auch kostengünstiger ist als bestehende Technologien zur CO₂-Entnahme.
Insgesamt könnte das innovative Verfahren der ETH Zürich einen entscheidenden Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen leisten, indem es Lebensmittelabfälle in wertvolle Ressourcen verwandelt und gleichzeitig die Umwelt entlastet.
