In der aktuellen Forschung zur CO2-Abscheidung rücken innovative Materialien in den Fokus, insbesondere metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs). Eine aktuelle Studie des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf, der Technischen Universität Dresden und der Maria-Curie-Skłodowska-Universität in Lublin zeigt die vielversprechenden Eigenschaften des neu entwickelten MOF mit der Bezeichnung Calgary Framework 20 (CALF-20). Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift Small veröffentlicht wurden, betonen die Fähigkeiten von CALF-20 bei der CO2-Absorption unter verschiedenen Umweltbedingungen.
Vor dem Hintergrund der drängenden Notwendigkeit, Kohlendioxid aus industriellen Emissionen zu entfernen, stellt die Industrie verstärkt Fragen nach kosteneffizienten Lösungen zur Abscheidung und Speicherung dieses Treibhausgases. CALF-20 hebt sich dabei durch eine hohe Aufnahmefähigkeit für CO2 und geringe Energieanforderungen bei der Regeneration ab, was es zu einem idealen Kandidaten für reale Anwendungen macht. Die Forschungsarbeiten, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, heben die geringen Störungen durch Wasser hervor, ein häufiges Problem herkömmlicher Adsorptionsmittel wie Aktivkohle und Zeolithe, die oft in feuchten Umgebungen ineffizient sind.
Besondere Eigenschaften von CALF-20
Eines der herausragenden Merkmale von CALF-20 ist seine Fähigkeit, CO2 auch unter teilweiser Luftfeuchtigkeit effektiv einzufangen. Die Studie zeigt, dass das Material CO2 bevorzugt gegenüber Wasser adsorbiert, was besonders bei mäßig feuchten Bedingungen von Bedeutung ist. Diese Fähigkeit wurde durch verschiedene experimentelle Techniken wie die Positronen-Annihilations-Lebensdauer-Spektroskopie (PALS) und In-situ-Pulver-Röntgendiffraktometrie (PXRD) untersucht.
Die PALS-Analyse ergab, dass CO2 in den Nanoporen von CALF-20 eine strukturierte Anordnung annimmt, was für die Effizienz der Adsorption entscheidend ist. Zudem wurde festgestellt, dass bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeitsniveaus verschiedene Aggregatzustände von Wasser entstehen, die wiederum die CO2-Absorption beeinflussen. Insbesondere behält CALF-20 eine signifikante Adsorptionskapazität bei relativer Luftfeuchtigkeit von unter 40 Prozent bei, was seine Eignung für verschiedene industrielle Umgebungen unterstreicht.
Erfolgsbilanz und industrielle Anwendung
Parallel zu dieser Forschung hat die University of Calgary, in Partnerschaft mit der Gastrennungsindustrie, ein kommendes Testverfahren zur CO2-Abscheidung ins Leben gerufen. Hierbei kommt das neu entwickelte Sorbentmaterial CALF-20 zum Einsatz, das in einem Zementwerk in Vancouver getestet wurde. Erste Ergebnisse zeigen, dass bis zu 95 Prozent des CO2 aus Abgasströmen erfolgreich entfernt werden konnten. CALF-20 erfasst bereits seit Januar eine Tonne CO2 pro Tag, was seine praktische Anwendbarkeit unterstreicht.
Diese Erfolge verdeutlichen die globalen Auswirkungen der Technologie auf CO2-emittierende Industrien, insbesondere in Regionen mit intensiver Energieproduktion, wie Alberta. Die Kalibrierung und Skalierung dieser Technologie wurde durch die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus verschiedenen Disziplinen, einschließlich Dr. Arvind Rajendran und Dr. Tom Woo, erleichtert, und es wurden signifikante Fortschritte bei der Umsetzung des Materials in industrielle Prozesse erzielt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die umfassenden Untersuchungen zu CALF-20 nicht nur wertvolle Erkenntnisse zur CO2-Abscheidung liefern, sondern auch die Grundlage für zukünftige Forschungsarbeit und technologische Entwicklungen im Bereich der CO2-Reduktion bilden. Es ist damit ein vielversprechendes Beispiel für den Einsatz von MOFs in der effektiven Abscheidung von Treibhausgasen.
