Das klimaschädliche Treibhausgas Kohlendioxid lässt sich in einer neuen chemischen Reaktion zum Alkohol Methanol umsetzen. Chemiker um Jackie Ying vom Institute of Bioengineering and Nanotechnology in Singapur beschreiben diesen Reaktionsweg im Journal "Angewandte Chemie". Das Verfahren bildet chemisch nach, was die Photosynthese seit Jahrmillionen mit Hilfe des Sonnenlichtes natürlicherweise leistet: Es greift sich das Gas, verändert es chemisch und macht sich die Endprodukte zu Nutze. Allerdings müssen die Forscher für ihre Reaktion Energie einsetzen, bei deren Produktion wiederum Kohlendioxid (CO2) frei wird.

Der Umwelt würde das Verfahren erst dann nützen, wenn es auch mit CO2-freier Energie - wie etwa Sonnenlicht - betrieben werden kann. Derzeit befindet sich die Arbeit der Gruppe von Ying im Stadium der Grundlagenforschung. Wer seine Phantasie etwas strapaziert, könnte darin aber eine große Hoffnung sehen: Die Chemie holt CO2 aus der Atmosphäre und macht dem Menschen neue Kohlenstoff-Verbindungen zugänglich. Die Redaktion von "Angewandte Chemie" wertet die Arbeit als besonders wichtiges, sogenanntes Hot Paper.

Wer Erdölprodukte wie Benzin oder Diesel in seinem Motor verbrennt, setzt aus Sicht des Chemikers Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff um. Die dabei explosionsartig freiwerdende Energie treibt Autos oder Generatoren an. Dabei entstehen CO2 und Wasser in großen Mengen. Die Pflanzen drehen diese Reaktionskette um: Mit Hilfe der Energie des Sonnenlichtes fangen sie das Gas ein und fügen den darin enthaltenen Kohlenstoff (C) mit Wasser wieder zu langen, kettenförmigen Kohlenwasserstoffen zusammen. Die Forscher aus Singapur bilden einen Teil der Photosynthese mit chemischen Mitteln nach. Das Problem: CO2 ist ein sehr stabiles Molekül; die Chemiker müssen viel Energie einsetzen, etwa um ihre Ausgangsstoffe herzustellen. Dies wiederum setzt CO2 frei. Pflanzen ziehen diese Energie aus dem Sonnenlicht.

Neuer Katalysator

In Singapur gelingt die Reaktion mit Hilfe eines neuen Katalysators. Solche Verbindungen erleichtern chemische Reaktionen. Oft entscheidet die Wahl des richtigen Katalysators über Erfolg oder Misserfolg. Die Forscher experimentierten dafür mit sogenannten stickstoffheterozyklischen Carbenen. Diese sind stabil und lassen sich im Labor gut verwenden und aufbewahren. Zudem müssen sie nicht vor Sauerstoff geschützt werden - ein großer Vorteil, sowohl für die Arbeit im Labor als auch für die großtechnische Anwendung. Den Wasserstoff liefern Verbindungen, die Hydrosilane genannt werden. Der Katalysator aktiviert das CO2, das daraufhin bereitwillig mit dem Wasserstoff aus dem Hydrosilan reagiert - zum Alkohol Methanol. Das funktioniert auch bei Raumtemperatur. Die Forscher haben mit ihrer Grundlagenforschung indes keinen Weg beschrieben, um beliebig viel Bio-Treibstoff aus der Atmosphäre zu holen.

Schon vorher hatten andere Chemiker Kohlendioxid in "nützlichere" Verbindungen verwandelt. Dafür war aber ein höherer Energieeinsatz nötig. Auch liefen diese Reaktionen langsamer ab und benötigten teure und sehr instabile metallhaltige Katalysatoren, heißt es in "Angewandte Chemie".