Benzin aus Sonnenlicht? Forschen an der Energieversorgung der Zukunft

Sattgrüner Rasen vor den alten, ehrwürdigen Mauern der Colleges, dazwischen fließt gemächlich die Cam. Am Rande der traditionsreichen Universitätsstadt Cambridge, UK, forschen sieben junge Chemikerinnen und Chemiker an der effizienten Nutzung von Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) für zukünftige Mobilität.

Es ist ein trüber Tag. Auch die Gedanken wollen sich beim Versuch, zu verstehen, wie die komplexen chemischen Vorgänge hinter der ökonomischen Gewinnung von Synthesegas funktionieren, zunächst nicht recht lichten. Zum Glück können der junge englische Chemiker David Wakerley und seine österreichische Kollegin Manuela Groß da weiterhelfen. Sie sind Teil des internationalen, siebenköpfigen Teams um Dr. Erwin Reisner, dem Vorstand im Christian Doppler Labor für Erneuerbare Synthesegas­-Chemie. Das „Reisner Lab“ wird seit 2012 von der OMV als Industriepartner unterstützt.

Heute wird Synthesegas – ein Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff – in einem nicht erneuerbaren Prozess aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Wir arbeiten an einer nachhaltigen, ,grünen‘ Variante, die die Herstellung aus Kohlendioxid und Wasser mittels Sonnenlicht nutzbar machen soll.
David Wakerley Doktorand im Christian Doppler Labor für Erneuerbare Synthesegas-Chemie, Cambridge Universität (UK)

Grüne Zukunft im Reagenzglas

Erwin Reisner und sein Team sind Pioniere, die wissen, dass ihre Forschungsarbeit schon bald einer der wesentlichen Beiträge zu einer kohlenstoffbasierten erneuerbaren Energiewirtschaft sein kann. Synthesegas kann zum Beispiel in flüssige Treibstoffe wie Benzin oder Diesel umgewandelt werden. Es ist auch ein weit verbreiteter Chemierohstoff und damit wichtig für die petrochemische Industrie. Beim Prozess der Gewinnung von Synthesegas erhält man außerdem Wasserstoff (H2), der auch in der Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos zur Energiegewinnung eingesetzt werden kann.

Ein Zukunftsszenario sei an dieser Stelle erlaubt:

Wer weiß, vielleicht fahren wir 2050 alle schon mit grünen Kraftstoffen, die aus Sonnenlicht erzeugt sind. Das wirtschaftliche Nutzungspotenzial der nachhaltigen Synthesegas-Technologie ist enorm.
Erwin Reisner Vorstand Christian Doppler Labor für Erneuerbare Synthesegas-Chemie, Cambridge Universität (UK)

In diesem spannenden Forschungsfeld ist durchaus ein kreativer Ansatz gefragt – und ein langer Geduldsfaden. Erfahren Sie in unserem Video mehr über Davids Suche nach dem „Solar Fuel“, dem aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht gewonnenen Treibstoff:
 

Davids ambitioniertes Projekt – der Stop-Motion-Film über das Reisner-Lab, der während der Wartezeiten auf diverse Forschungsergebnisse entstand, ist übrigens seit kurzem fertig und ebenfalls ein kleines Meisterwerk der Geduld: Kulisse und „Schauspieler“ bestehen aus etwa 2.000 Legosteinen, die in 10.000 Einzelbildern abfotografiert und zum Film montiert wurden.

Leben und forschen in Cambridge

Die Hierarchien sind flach, die Forscherinnen und Forscher jung und voller Ideen. An der traditionsreichen Universität Cambridge – gegründet 1209 – wird an den fortschrittlichsten Projekten gearbeitet. Interdisziplinäres Arbeiten und ein freundschaftlicher Umgang miteinander bestimmen dabei die Atmosphäre im Christian Doppler Labor. Aus Taiwan, Korea, Deutschland, Kanada, England und Österreich haben sich die jungen Forscherinnen und Forscher hier zusammengefunden.

Der Gedanke, dass wir hier an einer so zukunftsweisenden Sache forschen, gefällt mir besonders gut. Und wir verbringen auch außerhalb des Labors gerne Zeit miteinander. Die Grenzen zwischen Arbeit und Freizeit sind manchmal fließend – das ist gut so, denn einige chemische Prozesse kennen nun mal kein Wochenende.
Manuela Groß Doktorandin im Christian Doppler Labor für Erneuerbare Synthesegas-Chemie, Cambridge Universität (UK)

Lassen Sie sich in unserem Video über Manuela und ihre Kollegin Georgina genau erklären, welche chemischen Prozesse das sind, warum die Photosynthese bei den beiden im Mittelpunkt steht – und wie man sich die Zeit vertreibt, wenn die Ergebnisse der hochkomplexen Experimente wieder einmal auf sich warten lassen:
 

Die Universität Cambridge hat seit 1904 mehr Nobelpreisträgerinnen und Nobelpreisträger hervorgebracht als jede andere Universität der Welt – unter ihnen eine Chemikerin und 21 Chemiker. Auch wenn noch etwas Wasser die Cam hinabfließen muss, bis Kohlendioxid effizient nutzbar gemacht werden kann, ist es gut, dieses wichtige Projekt in den besten Händen – und Köpfen – zu wissen.

Lernen Sie drei weitere Mitglieder aus dem Reisner Lab kennen: Jenny und Ben widmen sich der Wasserstoffgewinnung und steilen Wänden, während Moritz nach geeigneten Katalysatoren zur Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenmonoxid sucht – oder dem passenden Schraubenschlüssel.

Die Fakten

• Synthesegas ist ein Gasgemisch aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2).
• Das Reisner-Lab widmet sich der ökologischen und ökonomischen Gewinnung von Syngas und verfolgt den Ansatz, es mithilfe von Sonnenenergie in einem erneuerbaren und Kohlendioxid (CO2)-neutralen Prozess umzuwandeln.
• Ökologisch sinnvoll ist dieser Prozess aber nur, wenn das Synthesegas nicht wie bisher aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, sondern aus Kohlendioxid und Wasser (CO2 und H2O). Als Inspiration dienen die biochemischen Prozesse der pflanzlichen Photosynthese, bei der Enzyme, die in diesem Prozess als Katalysator fungieren, H2O (Wasser) und C2O (Kohlendioxyd) in Kohlenhydrate (Zucker) umwandeln. Als ein Nebenprodukt wird O2, also Sauerstoff, in die Luft abgegeben.
• Diese synthetischen Katalysatoren für die Synthesegas-Produktion herzustellen ist eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen für das Team.
• CO2-Nutzung ist ein noch junges wissenschaftliches Thema. Erwin Reisner und sein Team leisten hier Grundlagenforschung. Das von der OMV als einzigem Industriepartner zu 50 Prozent getragene Forschungsprojekt läuft seit 2012.
• Das Engagement der OMV, Energiekreisläufe der Zukunft zu etablieren und innovative Win-win-Lösungen zu finden, ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Reduktion der Treibhausgase bis 2050.