Methan aus CO2: So könnte Raketentreibstoff auf dem Mars entstehen
Forscher haben Methan mit einem speziell entwickelten Kupferkatalysator so rein hergestellt, dass es als flüssiger Raketentreibstoff verwendet werden könnte(öffnet im neuen Fenster). Die elektrochemische Methode könnte auch für die Produktion von Treibstoff auf dem Mars genutzt werden, dessen Atmosphäre zu rund 96 Prozent aus Kohlendioxid besteht.
"Bei unserer Arbeit geht es im Grunde darum, CO₂ mithilfe von Strom in kohlenstoffhaltige Kraftstoffe und Chemikalien umzuwandeln", teilte Carter Racine, Studienautor und Doktorant an der Texas A&M University, mit(öffnet im neuen Fenster).
Was ist die elektrochemische Reduktion?
Bei der elektrochemischen -Reduktion handelt es sich um ein elektrolytisches Verfahren, bei dem elektrischer Strom genutzt wird, um chemische Bindungen aufzuspalten und neue Produkte künstlich herzustellen.
In einem Elektrolyseur wandern die Elektronen über den äußeren Stromkreis von der positiv geladenen Anode zur negativ geladenen Kathode. An der Anode wird Wasser oxidiert. Dabei entstehen Sauerstoff, Elektronen sowie Protonen. Die Elektronen fließen zur Kathode, wo sie zusammen mit den gebildeten Protonen das Kohlendioxid reduzieren.
Die Wahl des Katalysatormaterials bestimmt, welche kohlenstoffhaltigen Verbindungen entstehen, wenn der reduzierte Kohlenstoff mit dem Wasserstoff und dem Sauerstoff reagiert. Ein Gold- und Silberkatalysator führt bevorzugt zur Bildung von Kohlenmonoxid (CO). Bei Eisen, Nickel oder Platin als Katalysator entsteht Wasserstoff, während Kupfer komplexere Verbindungen wie Ethylen, Ethanol oder Methan (CH₄) erzeugt.
Methanproduktion auf dem Mars
In dem aktuellen Experiment wurde die Entwicklung eines mit Stickstoff dotierten Kupferkatalysators im Nanomaßstab vorangetrieben. Dadurch konnte nahezu reines Methan erzeugt werden, ohne dass es raffiniert werden muss.
Die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid wurde bereits zuvor auf der Erde zur Erzeugung von Methan genutzt. Das Problem ist, dass bei diesen Verfahren neben Methan zahlreiche Nebenprodukte entstehen. Der speziell entwickelte Kupferkatalysator ist jedoch in der Lage, vorrangig Methan gegenüber anderen Verbindungen zu erzeugen. Da die Marsatmosphäre trotz ihrer Dünne aus bis zu 96 Prozent Kohlendioxid besteht, ließe sich eine Menge Raketentreibstoff erzeugen.
"Wenn wir sie mit abgeschiedenem CO₂ und erneuerbarem Strom herstellen können, könnte dies die Abhängigkeit von nativem fossilem Kohlenstoff verringern und dazu beitragen, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen", erklärte Racine.
Ebenso wurde eine elektrochemische Reduktion für den Einsatz auf der Erde als Kohlenstoffbindungstechnik vorgeschlagen, die Kohlendioxid aus unserer Atmosphäre zieht, wo es als unerwünschtes Treibhausgas wirkt. Das Problem dabei ist, dass die Umwandlung von Kohlendioxid in Methan, das anschließend als Brennstoff verbrannt wird, das zuvor gebundene Kohlendioxid wieder direkt in die Atmosphäre freisetzt.
- Anzeige Hier geht es zu Die Geschichte der Raumfahrt bei Amazon Wenn Sie auf diesen Link klicken und darüber einkaufen, erhält Golem eine kleine Provision. Dies ändert nichts am Preis der Artikel.