Das berichtete eine Gruppe um Omar Yaghi von der University of California in Los Angeles. Das Team bezeichnet seine Resultate in den "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften als "Durchbruch".

Hintergrund der Arbeit ist der Plan, das klimaschädigende Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) im Kraftwerk abzutrennen, um es in unterirdische Endlager zu pumpen und so aus der Atmosphäre fernzuhalten. Dieses "Carbon Capture and Storage" (CCS) ist eine der Methoden, die gegen den Klimawandel helfen soll, ohne dabei aber auf das Verbrennen von Kohle, Öl oder Gas zu verzichten.

Bislang zu hoher Energieaufwand

Dafür gibt es zwar bereits jetzt verschiedene Verfahren. In einem wird das CO2 aus dem Abgas chemisch an eine flüssige Stickstoff-Verbindung gebunden, von der es beim Regenerieren aber wieder losgekocht werden muss. Dies wiederum kostet viel Energie und macht das Verfahren damit wenig effizient. Dennoch sind einige solcher Anlagen im Test.

Yaghi und seine Kollegen testeten nun ein Material mit sehr vielen Poren, in dem viel Magnesium enthalten ist, genannt MgMOF-74. Es wurde in eine Röhre gepackt, durch die eine Mischung aus 20 Prozent CO2 und 80 Prozent Methan (CH) gepumpt wurde. Jedes der Metallatome auf der riesengroßen inneren Oberfläche fängt – rechnerisch – 0,44 CO2-Moleküle weg. Das Methan hingegen strömt durch die feinen Poren, ohne hängenzubleiben.

Effizientere CO2-Abscheidung

Im Ergebnis fängt ein Liter des Materials (mit einem Gewicht von rund 900 Gramm) 81 Gramm CO2 weg – "das ist ein großer Fortschritt", heißt es bei Yaghi. Damit stellte sich die Frage, welcher Aufwand nötig ist, um das CO2 wieder aus den Poren herauszubekommen. Zunächst wurde dazu bei Raumtemperatur ein Methan-Strom durch das Material geschickt, das daraufhin aber noch mehr als 87 Prozent seines CO2 "behielt". Erst nachdem der Schwamm auf rund 80 Grad erhitzt wurde – dabei trennt sich das CO2 vom Metallatom – war die Kapazität wieder hergestellt.

Dieser Aufwand sei "moderat" im Vergleich zu den großen Mengen kochender Stickstoff-Verbindungen. Zudem, so ergänzt das Team, sei der Schwamm chemisch unproblematisch – wiederum ganz anders als die aggressive Flüssigkeit. Yaghis Gruppe verglich das Material zudem mit ähnlichen, chemisch verwandten porösen CO2-Schwämmen. Auch dabei schnitt MgMOF-74 besser ab. Dies alles mache das Material zu einem "starken", aussichtsreichen Kandidaten für die effiziente CO2-Abscheidung.

In einem Kraftwerk müsste der Abgasstrom etwa durch riesige Patronen aus MgMOF-74 geschickt werden, die dann regeneriert werden, um dabei das CO2 aufzufangen, zu verflüssigen und durch Pipelines abzutransportieren. Womöglich ließe sich auch eine kontinuierliche Abscheidung einrichten, in der MgMOF-74-Pellets durchs Abgas rieseln.