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H2020

willpower — Ergebnis in Kürze

Project ID: 726539
Land: Deutschland
Bereich: Energie

Bürgerengagement für emissionsarme Wirtschaft: weltweit erstmalige CO2-Extraktion aus der Atmosphäre

Um die ehrgeizigen Bemühungen der EU für eine wettbewerbsfähige CO2-arme Wirtschaft bis 2050 zu unterstützen, soll das System „Willpower“ aus atmosphärischem Kohlendioxid Methanol erzeugen und so dem Automobil- und Energiesektor zugute kommen.
Bürgerengagement für emissionsarme Wirtschaft: weltweit erstmalige CO2-Extraktion aus der Atmosphäre
Ein Bereich, in dem Verbraucher sich für die Schaffung einer emissionsarmen Wirtschaft engagieren können, ist laut Eurostat der Wärmesektor, der 2016 rund 54 % aller CO2-Emissionen in der EU erzeugte.

Um dies zu reduzieren, förderte das Projekt Gensoric mit EU-Mitteln die Entwicklung des Systems „Willpower“, dem ersten System weltweit, das aus CO2 Kraftstoff für Heizungsanlagen und andere Anwendungen erzeugt. Die Kerntechnologie ist eine patentierte, allgemein validierte elektrobiokatalytische Technologie, die unter Umgebungsbedingungen arbeitet.

Willpower produziert aus der Umgebungsluft (atmosphärischem CO2) Methanol und Wasser. Da die chemischen Reaktionen unter sehr milden Bedingungen und mit standardmäßigen enzymatischen Reaktionen ablaufen und damit auf gesundheitsgefährdende Substanzen oder Hochdrucktanks verzichten, sind keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen nötig, was einen enormen potenziellen Markt generiert.

Intelligente Elektroden

Das Projekt „Willpower“ entwickelte Elektroden, die die für die gewünschte chemische Reaktion geeigneten Bedingungen schaffen. Wie Projektkoordinator Antonio Martinez erklärt, „gab die spektakuläre Idee, intelligente Elektroden herzustellen, hierfür den Auftakt. Normalerweise liefern Elektroden elektrische Spannung und Elektronen. Unsere Elektroden „erfühlen“ aber auch die Arbeitstemperatur und erweitern damit den eigenen Einsatzbereich.“ In diesem Fall können die chemischen Reaktionen dann so angepasst werden, dass eine große Ausbeute erzielt wird.

Martinez erklärt den elektrobiokatalytischen Prozess so: im Prinzip ist der Prozess umgekehrt zu dem, was in der menschlichen Leber beim Verdauen von Alkohol stattfindet. Dabei wird mithilfe von Enzymen in einer dreistufigen chemischen Reaktion Alkohol in Wasser, CO2 (das ausgeatmet wird) und Wärme aufgespalten.

Das Team baute mit maßgeschneiderten Elektroden und Enzymen eine Reaktorkammer, die, sobald das atmosphärische CO2 vom Wasser aufgenommen ist, in richtiger Abfolge die chemischen Reaktionen zur Energieerzeugung initiiert und diese Energie dann in Form von Methanol speichert. Da Methanol extrem sicher und gut transportierbar ist, steht es jederzeit zur Verfügung.

Herr Martinez fasst zusammen: „Wenn man bedenkt, dass normalerweise 625 Kilogramm Lithium-Ionen-Batterien benötigt werden, um die Energie von 10 Kilogramm Methanol zu speichern, ist das eine sehr intelligente und effiziente Alternative.“

Für die Projektziele wurde mit kommerziellen unspezifischen Enzymen in der Reaktorkammer bislang ein Wirkungsgrad von etwa 20 % erreicht. Mit maßgeschneiderten Enzymen könnte dieser später verdoppelt und mit weiteren (noch laufenden) Maßnahmen die Effizienz auf etwa 80 % gesteigert werden.

Das System (Reaktoren und CO2-Abscheidungseinheiten auf Basis von Weltraumtechnologie) hat einen modularen Aufbau, kann damit nach Bedarf erweitert werden und ist flexibel genug, auch andere CO2-Quellen wie Abgassysteme zu nutzen.

Revolutionäres Potenzial

Die Technologie könnte eine echte Wende sein. Herrn Martinez zufolge „ist zum einen die Vorstellung falsch, dass Verbrennung immer umweltschädlich ist. Unser System ist nicht nur umweltfreundlich und CO2-neutral, CO2 ist sogar ein wichtiger Bestandteil. Zudem können die Bürger damit erstmals von einer dezentralen Energieerzeugung profitieren.“

„Willpower“ verringert künftig nicht nur den Emissionsausstoß, sondern steht auch im Einklang mit anderen EU-Strategien. So könnte sich etwa eine Alternative zu Öl- und Gasimporten aus instabilen Regionen bieten. Da zudem erneuerbare Energieträger genutzt werden, kann wesentlich mehr von dieser Energie gespeichert werden als mit Akkus und Batterien.

Um auf den Markt zu kommen, optimiert die Forschergruppe derzeit Wirkungsgrad und Kosten, testet neue Elektrodenmaterialien und passt die katalytischen Enzyme für eine maximale Methanolproduktion an. Zudem wird bei der Wärmeerzeugung durch Verbrennen von Methanol Wasser und CO2 freigesetzt, aus denen in einem Recyclingprozess wiederum weiteres Methanol erzeugt werden könnte.

Schlüsselwörter

Willpower, CO2, Energie, Methanol, Batterie, CO2-neutral, elektrobiokatalytisch, Heizung, Brennstoff, katalytische Enzyme, Reaktor
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