Energie speichern: CO2 soll dank Nanomaterial zu Erdgas werden

Ein Katalysator, auf atomarer Ebene strukturiert, übertrifft andere Methoden vielfach. Künstliches Erdgas lässt sich so aus Wasserstoff und CO2 erzeugen.

21. Oktober 2025 um 13:00 Uhr / Mario Petzold

Anna Wolf, Erstautorin der Studie, zeigt den ersten Schritt zur Erzeugung des neuartigen Katalysatormaterials. Bild: Christina Anders/Uni Kiel

An der Universität Kiel hat ein interdisziplinäres Forschungsteam einen Katalysator entwickelt, der die Speicherung von Wasserstoff und die Nutzung von CO ₂ miteinander verbindet. Beide Gase werden bei Anwesenheit des Katalysators in Methan und Wasser überführt.

Dabei soll die Reaktion viermal schneller ablaufen als bei einem verglichen industriell eingesetzten Katalysator, der aus Nickel und Aluminiumoxid besteht. Laut der Studie reicht 1 kg der neuartigen Verbindung, um damit in einer Woche den Jahresgasbedarf eines Haushalts zu decken. Die Ergebnisse sind in Chem Sus Chem frei zugänglich veröffentlicht worden.

Perfekte Durchmischung nötig

Dieses Resultat kam zustande, weil es der Forschungsgruppe gelungen ist, die beiden Materialien Nickel und Magnesium auf atomarer Ebene zu mischen. Diese eigentlich nicht verbindbaren Elemente werden gemeinsam kristallisiert.

Erst im Reaktor, der bei 260 °C arbeitet, entmischen sich die beiden Substanzen und es entstehen Nickel und Magnesiumoxid, welches das CO ₂ effektiv absorbiert. Dank der ursprünglich perfekten Durchmischung ergibt sich eine möglichst große Oberfläche, wodurch sich die hohe Reaktionsgeschwindigkeit erklärt.

Gemeinsam mit der Universität Hamburg und unter Koordination des Karlsruher Instituts für Technologie soll der Prozess nun auf den industriellen Maßstab übertragen werden.

Hoher Energiebedarf problematisch

Ziel ist es, grünen Wasserstoff direkt nach dessen Herstellung in Methan umzuwandeln. Das ist der Hauptbestandteil von Erdgas und könnte unmittelbar ins bestehende Versorgungsnetz eingespeist werden. Darüber hinaus handelt es sich bei Methan um einen flexibel einsetzbaren Ausgangsstoff vieler chemischer Prozesse.

Kritisch zu sehen ist jedoch der hohe Energieaufwand. Während Nickel und Magnesium vergleichsweise günstige und gut verfügbare Elemente sind, ist die Herstellung des Katalysators zeit- und energieintensiv.

Auch der Wasserstoff muss zunächst in einem Elektrolyseur erzeugt werden. Der gesamte Prozess von der Stromeinspeisung bis zur schlussendlichen Nutzung des künstlichen Erdgases besitzt dann einen Wirkungsgrad von bestenfalls 50 Prozent, wahrscheinlich niedriger. Die direkte Nutzung des Stroms ist damit vorzuziehen.