Das MPI CEC ist stolz darauf, die Veröffentlichung einer neuen gemeinsamen Perspektive auf die Nutzung von Kohlendioxid (CO₂) hervorzuheben - ein Gebiet, das unsere Herangehensweise an Nachhaltigkeit und Klimawandel verändern wird. Einst aufgrund der inhärenten Stabilität des Moleküls verworfen, ist die Umwandlung von CO₂ in wertvolle Produkte heute ein dynamisches Forschungsgebiet, das durch die Notwendigkeit, die CO₂-Emissionen zur Begrenzung des Klimawandels zu verringern, angetrieben und durch Durchbrüche in der Chemie und grünen Technologie ermöglicht wird. In der Studie wird der „CO₂-Tree“ vorgestellt, ein metaphorischer Rahmen, der das weitreichende Potenzial von CO₂ als Rohstoff für das postfossile Zeitalter veranschaulicht.

Der CO₂-Tree zeigt anschaulich die chemischen Umwandlungen, die CO₂ in nützliche Verbindungen umwandeln. Seine Äste stehen für verschiedene Klassen von chemischen Verbindungen, während seine Früchte konkrete Produkte und Anwendungen symbolisieren, von Kraftstoffen wie Methanol bis hin zu Polymeren wie Polycarbonaten. Diese Baum-Metapher unterstreicht einen entscheidenden Wandel: Kohlendioxid wird nicht mehr nur als Abfall betrachtet, sondern als nachhaltige Ressource, die eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft vorantreiben kann. Dieser Wandel hat Auswirkungen auf Sektoren wie Energie, Pharmazeutika, Textilien und Fertigung.

Die Perspektive umreißt die entscheidende Rolle fortschrittlicher Katalysatoren und erneuerbarer Energien bei der Überwindung des energieintensiven Charakters der CO₂-Umwandlung und erörtert die Umwandlung von CO₂ in verschiedene Mehrwertprodukte in verschiedenen Maßstäben und auf verschiedenen technologischen Entwicklungsstufen. Die Studie unterstreicht auch, wie wichtig es ist, Prozesse auf der Grundlage ihres gesamten Kohlenstoff-Fußabdrucks und nicht nur ihrer Energieeffizienz zu bewerten.

Obwohl das Potenzial der CO₂-Nutzung immens ist, werden in der Studie Herausforderungen für künftige Verbesserungen anerkannt. Dazu gehören der hohe Energiebedarf und die Abhängigkeit von Katalysatoren, die bei einigen Verfahren auf seltenen Metallen basieren, sowie der Bedarf an skalierbaren, kostengünstigen Lösungen. In Zukunft muss sich die Forschung auf Wege konzentrieren, die die Auswirkungen auf die Umwelt minimieren und reichlich vorhandene, erneuerbare Rohstoffe bevorzugen. Um diese Vision zu verwirklichen, sind interdisziplinäre Innovationen, unterstützende politische Maßnahmen und die Zusammenarbeit von Wissenschaft, Industrie und Regierung erforderlich.

Der CO₂-Tree bietet einen inspirierenden Blick darauf, was möglich ist, wenn die Wissenschaft Herausforderungen in Chancen verwandelt. Indem er die Fortschritte bei der CO₂-Umwandlung hervorhebt, legt diese Perspektive nahe, dass Kohlendioxid ein Eckpfeiler einer nachhaltigen Zukunft werden kann. Die Studie erinnert uns daran, dass die Verwirklichung dieser Vision Beharrlichkeit, Kreativität und ein gemeinsames Engagement zur Bewältigung des Klimawandels erfordert.

Die open access Studie, eine gemeinsame Arbeit eines Teams von Wissenschaftler*inen der Yale University und des MPI CEC, wurde kürzlich in ACS Sustainable Chemistry & Engineering veröffentlicht.

Original Veröffentlichung: Heather O. LeClerc, Hanno C. Erythropel, Andreas Backhaus, Darren S. Lee, Dylan R. Judd, Maria M. Paulsen, Momoko Ishii, Avery Long, Lars Ratjen, Gabriel Gonsalves Bertho, Cosima Deetman, Yan Du, Mary Kate M. Lane, Predrag V. Petrovic, Andrew T. Champlin, Alexis Bordet, Nicolas Kaeffer, Gregor Kemper, Julie B. Zimmerman, Walter Leitner, and Paul T. Anastas. The CO₂ Tree: The Potential for Carbon Dioxide Utilization Pathways. (2024) ACS Sustainable Chemistry & Engineering Article ASAP DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c07582 Link