Experte: Die Nutzung von Kohlenstoff ist der Schlüssel zur Dekarbonisierung der Wirtschaft

Matteo Pasquali, Experte für Kohlenstoffmaterialien an der Rice University, ist bereit, über Möglichkeiten zur Verringerung der Kohlendioxidemissionen und zur raschen Dekarbonisierung der Weltwirtschaft zu sprechen.

Anstatt Öl und Gas zu verbrennen, so Pasquali, könnten Kohlenwasserstoffmoleküle in Wasserstoff und festen Kohlenstoff aufgespalten werden. Der Wasserstoff könnte dann als sauberer Brennstoff verwendet werden, der kein Kohlendioxid erzeugt, während der feste Kohlenstoff zu einer billigen und reichhaltigen Quelle für Hochleistungsmaterialien werden könnte, die von einer Vielzahl von Branchen verwendet werden.

„Jedes Jahr holen wir mehr als 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form von Öl, Kohle und Erdgas aus dem Boden“, sagte Pasquali, ein Chemieingenieur, Chemiker und Materialwissenschaftler, der das Carbon Hub leitet. „Diese Aktivität macht 7 % der Weltwirtschaft aus, und wir brauchen alle möglichen Quellen für Wasserstoff. Wir können diese Kohlenwasserstoffe so lange produzieren, wie wir sie nicht verbrennen“.

Das Carbon Hub ist eine ehrgeizige Forschungsinitiative zum Klimawandel mit Sitz in Rice. Sie zielt darauf ab, Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterial für die Produktion von sauberem Wasserstoff und festen Kohlenstoffprodukten zu nutzen, die anstelle von Materialien mit großem Kohlenstoff-Fußabdruck verwendet werden können.

In einem Meinungsbeitrag, der diese Woche online in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, erörtern Pasquali und Carl Mesters, pensionierter Chefwissenschaftler für Chemie und Katalyse bei Shell, wie man von der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen auf deren Aufspaltung umsteigen kann.

Laut Pasquali gibt es bereits die Technologie, um sowohl Kohlenwasserstoffe aufzuspalten als auch feste Kohlenstoffmaterialien für eine breite industrielle Nutzung herzustellen. Er beschäftigt sich seit fast zwei Jahrzehnten mit Kohlenstoffnanoröhren und leistete Pionierarbeit bei der Entwicklung von Methoden zum Spinnen von Nanomaterialien zu nähbaren, fadenförmigen Fasern, die Elektrizität ebenso gut leiten wie Kupfer.

„Das Know-how ist vorhanden“, sagte Pasquali. „Wir können Nanoröhrenfasern und Verbundwerkstoffe herstellen, die besser sind als Metalle, aber wir müssen die Herstellungsprozesse effizient skalieren, damit diese Materialien preislich mit Metallen konkurrieren können. Wenn es genügend Hochleistungs-Kohlenstoffmaterialien gäbe, um preislich mit Metallen konkurrieren zu können, würden die Marktkräfte die Oberhand gewinnen, und wir könnten Metalle abschaffen, deren Abbau, Verarbeitung und Raffination heute 12 % unseres jährlichen globalen Energiebudgets beanspruchen.

In der PNAS-Veröffentlichung erklären Pasquali und Mesters, dass der Übergang zu einer Welt, in der Kohlenwasserstoffe aufgespalten statt verbrannt werden, „ein starkes Wachstum an Arbeitsplätzen im verarbeitenden Gewerbe mit sich bringen wird, von denen die meisten auf lokaler Ebene verbleiben werden, wo Öl und Gas bereits etabliert sind.“ Sie sagen, dass keine einzelne Regierung oder Regierungskoalition den Übergang herbeiführen kann. Stattdessen argumentieren sie, dass Unternehmensführer, Philanthropen, Regierungsbeamte, Wissenschaftler und andere einen Anreiz haben, den Übergang herbeizuführen, und dass sie zusammenarbeiten sollten, um ihn zu ermöglichen.

„Wir befinden uns in einer ähnlichen Situation wie die Solarenergie vor einigen Jahrzehnten: Wir wissen, dass wir Leistung erbringen können, aber wir müssen die Herstellung und den Umfang verbessern, um die Kosten zu senken“, sagte Pasquali. „Wir müssen das schneller erreichen als die Solarenergie.“

Der Carbon Hub startete im Dezember 2019 mit einer 10-Millionen-Dollar-Zusage von Shell und der Unterstützung durch die Prysmian Group und Mitsubishi Corp. (Americas). Es arbeitet mit Industriepartnern zusammen, um die Grundlagenforschung und -technik für Technologien zu finanzieren und zu leiten, die Kohlenwasserstoffe aufspalten, um sowohl sauberen Energiewasserstoff als auch wertvolle Kohlenstoffmaterialien herzustellen.

Zur Verfügung gestellt von der Rice University