Neuer Ansatz: Dünne Beschichtung statt poröser Filter

Direct Air Capture (DAC), CO₂ direkt aus der Luft zu entfernen, wird als wichtiger Baustein auf dem Weg zu Netto-Null-Emissionen gesehen. Bisherige Umsetzungen dieser Idee sind komplex, energieintensiv und deswegen teuer. Aus diesem Grund verfolgt die Empa einen neuen Ansatz. Er setzt nicht auf möglichst hohe Speicherkapazität pro Zyklus (Aufnahme und Abgabe von CO₂ durch das Filtermaterial), sondern auf Geschwindigkeit. Möglich werden soll dies dank ultradünner Beschichtungen aus Amin-haltigen Materialien. Anders als herkömmliche Filtermaterialien nehmen diese CO₂ nicht tief in ihrem Innern auf, sondern binden es direkt an der Oberfläche. Damit lasse sich, so Empa-Forscher Dirk Hegemann, zwar weniger CO₂ auf einmal, aber dafür häufiger und schneller aufnehmen und wieder abgeben. Der Vorteil sei, dass beim Freisetzen des CO₂ deutlich weniger Material erwärmt werden muss als bei herkömmlichen Adsorbern. Dadurch sinke der Energiebedarf pro abgeschiedenem CO₂-Molekül und ein schneller Wechsel zwischen Aufnahme und Freisetzung werde überhaupt erst möglich.

Vergleich mit einem Förderband

Laut den Empa-Forschenden lässt sich der neue Ansatz mit einem Förderband vergleichen: Eine dünn beschichtete Oberfläche bewegt sich – etwa über rotierende Zylinder – kontinuierlich durch zwei getrennte Bereiche. Auf der einen Seite strömt Umgebungsluft vorbei und CO₂ lagert sich an der Oberfläche an. Auf der anderen Seite wird die Beschichtung erwärmt und einem reduzierten Druck ausgesetzt, sodass das CO₂ wieder freigesetzt und angereichert werden kann. Danach ist die Oberfläche bereit für die nächste Runde. Ein entscheidender Vorteil, so das Forschungsteam, liegt darin, dass Adsorption und Desorption zwar räumlich getrennt, aber durch das bewegte Material nahtlos miteinander verbunden sind.