CO2 zu Ethanol

[Manfred]

Forscher des Oak Ridge National Laboratory haben offenbar einen Katalysator für die Herstellung von Ethanol aus CO2 und Wasser gefunden:

https://www.welt.de/wissenschaft/articl ... achen.html

Evtl. eine weitere Option für zukünftige Speichertechnologien.

[Benutzer 146 gelöscht]

hört sich ja ganz gut an, aber der Artikel enthält einenn Satz, der u.U. den Wirkungsgrad dieses Verfahrens verderben könnte:

Dann setzten sie den Nanokatalysator unter Strom.

- denn darüber steht da nichts

[Manfred]

Naja, irgendwo muss der Wasserstoff ja her kommen.
Hier wird er durch Elektrolyse erzeugt.
Der ganze Vorgang ist erst mal akademisch interessant. Ob sich daraus eine brauchbare Speicherlösung für überschüssigen Strom bauen lässt (Strom zu Treibstoff), wird auch vom Wirkungsgrad abhängen.
Es wird ja auch an verschiedenen Verfahren gearbeitet, die Gassynthese in Biogasanalagen zu manipulieren oder das Gas aufzubereiten. Evtl. lässt sich eine Möglichkeit finden, diese Verfahren zu kombinieren und so den Energiebedarf für die Wasserstoff-Bereitstellung weiter zu drücken.

[emil17]

Die Reaktion ist trivial und alle grünen Pflanzen machen eigentlich das, denn die Bilanzgleichug der Photosynthese ist, aus CO2 und H2O Zucker zu machen - aus dem dann durch Gärung Ethanol werden kann.
Diese Reaktion von CO2 und Wasser zu Kohlehydraten ist der mengenmässig mit Abstand bedeutendste Prozess, mit welchem auf der Erde Energie fixiert wird.

Ihren Katalysator legten die Forscher in ein Wasserbad, in dem Kohlendioxid gelöst war. Dann setzten sie den Nanokatalysator unter Strom. Der zerlegte dann das Kohlendioxid und die Wassermoleküle (H2O), die den fehlenden Wasserstoff lieferten, und führte die Bausteine als Ethanolmoleküle wieder zusammen.

Also kein Wunder! Gemäss Energiesatz müssen mindestens 7.4 kWh Strom für 1 kg Ethanol aufgewendet werden - und woher kommt dieser Strom?

Wenn das CO2 in wenig konzentrierter Form vorliegt, wird die Gesamtreaktion energetisch uneffizienter, weil der Katalysator nicht mit CO2 gesättigt ist. Auch die Pflanzen müssen viel Aufwand betreiben, das CO2 in Lösung zu bringen und aufzukonzentrieren, bevor es durch die Photosynthese reduziert wird. Rund die Hälfte des Proteins in den Blättern ist ein Enzym für diese Aufgabe namens RuBisCo, woraus die Bedeutung der Sache ersichtlich wird, denn Proteine enthalten Stickstoff und sind für die Pflanze teuer. Ohne aktive CO2-Anreicherung würde die Photosynthese nicht funktionieren.
Die Limitierung durch das CO2-Angebot ziegt sich schon darin, dass durch CO2-Anreicherung das Wachstum der Pflanzen unter sonst gleich bleibenden Bedingungen(!) gesteigert werden kann.
Interessant wäre im Artikel beschriebene Prozess, wenn er technisch robust wäre und dort stattfinden könnte, wo Strom anfällt, der sonst nicht nutzbar ist, also z.B. um aus Solarstrom Treibstoff zu machen.
Ich halte derzeit den Weg, Ethanol aus Cellulose zu erzeugen für vielversprechender, weil der Rohstoff Zellulose in reisigen Mengen bereitsteht, die anders nicht nutzbar sind.

[Manfred]

Verfahren zur Erzeugung von BtL-Kraftstoffen gibt es ja schon einige.

Wie beim Biogas haben wir das Problem, dass die entnommene Pflanzenmasse, speziell der Kohlenstoffanteil, für den Humusaufbau fehlt.
Wenn das Stroh abfährt und nur C-arme Biogasgülle zurück führt, geht der Humusgehalt der Flächen immer weiter runter, mit allen negativen Folgen.
Die ganzen Pflanzen-Reststoffe sind halt nicht der unnütze Abfall, zu dem sie gerne deklariert werden, sondern ganz wesentlicher Bestandteil der Nährstoff- und Bodenkreisläufe.

Deshalb sehe ich noch nicht, wo ohne Raubbau große Mengen davon herkommen sollen.
Am ehesten ginge das wohl mit Stammholz, wenn Rinde, Äste und Wurzeln auf der Fläche bleiben/zurückgeführt werden.
Selbst bei Schnellumtriebsplantagen werden durch die Rinde relativ viele Nährstoffe entzogen.

Es gibt ja Überlegungen (oder sogar schon laufende Anlagen ?) CO2 aus den Abgasen von Kohlekraftwerken etc. abzuscheiden. Das stünde dann in hoher Konzentration zur Erzeugung von Kraftstoffen zur Verfügung.
Aber warten wir es einfach ab. Wenn es technisch machbar und wirtschaftlich ist, wird sich vermutlich wer daran versuchen.

[Benutzer 4754 gelöscht]

Es gibt ja Überlegungen (oder sogar schon laufende Anlagen ?) CO2 aus den Abgasen von Kohlekraftwerken etc. abzuscheiden. Das stünde dann in hoher Konzentration zur Erzeugung von Kraftstoffen zur Verfügung.
Aber warten wir es einfach ab. Wenn es technisch machbar und wirtschaftlich ist, wird sich vermutlich wer daran versuchen.

Dann brauchst du zwei Kohlekraftwerke

Eines das Strom zum Verkauf produziert und eines das den Strom für die co2-Abscheidungs- und Verwertungsanlage produziert

[Benutzer 662 gelöscht]

Es gibt ja Überlegungen (oder sogar schon laufende Anlagen ?) CO2 aus den Abgasen von Kohlekraftwerken etc. abzuscheiden.

Ja es gibt diese Überlegungen. Aber da es kaum Speichermöglichkeiten in D für das "giftige" CO² gibt die von den Bürgern akzeptiert werden, haben sich die Konzerne weitestgehend aus der Forschung zurückgezogen. In Schwarze Pumpe bei Spremberg (etwa auf halben Weg von Berlin nach Dresden gelegen) steht eine Pilootanlage zur Abtrennung von CO² aus Braunkohlenrauchgas. Das CO² sollte dann mit LKW nach Ketzin (ca. 20Km westlich von Berlin) gebracht werden und dort in einem alten Erdgasspeicher vepresst werden.

"CO² Speicher? ja gern!

Aber nicht hier!
nicht unter meinem Grundstück!
Mit dem Erdgas ist nie was pasiert- ABER CO²ist ja viel schlimmer wenns austritt."



und diese Reaktion gibt es überall wo Erkundungen zu möglichen (End)lagerstätten gemacht wurden/werden

Die Technik CO² aus den Rauchgasen halbwegs wirtschaftlich abzutrennen ist da, allein es fehl eine Idee das Zeug zu vernünftigen Bedingungen zu Nutzen oder sicher und akzeptiert zu speichern.
Vor kurzem habe ich die Meldung gesehen, das ein Gartenbaubetrieb gemeinsam mit einem Institut einen Preis bekommen hat weil er den CO² Anteil der Rauchgase seiner Biomasseheizung erfolgreich soweit gereinigt hat das die Behörden zufrieden waren und er diese nun zur Begasung seiner Gewächshäuser einsetzen darf.

Das CO² in unseren Wasserflaschen, Spraydosen, Klimaanlagen.... wird aufwändig extra produziert, jenes, welches sowieso anfällt ist Abfall, Gift, Klimakiller,,,

Kk

[Rohana]

Dass CO2 für die Pflanzen lebenswichtig ist und keineswegs ein "Gift", wird auch gern mal unter den Tisch fallen gelassen...

[emil17]

Na ja, ist alles eine Frage der Dosis.
CO2 ist der hochmobile Teil des biologischen Kohlenstoffkreislaufes.
Die Probleme rühren daher, dass dieser Kreislauf durch den massiven Verbrauch fossiler Energieträger durcheinandergebracht wird.
Der allergrösste Teil davon ist allerdings in Karbonatgesteinen festgelegt.
Die biologischen Prozesse, die CO2 rasch umwandeln sind mit so grossen Mengen überfordert, und die geologischen sind zu langsam. Also steigt die Konzentration in der Luft an.