Wissen: Mit Licht Treibstoff herstellen

Mittels Solarzellen wird aus Sonnenlicht elektrischer Strom gewonnen. Doch die energiereiche Strahlung kann auch zur Produktion von Treibstoffen genutzt werden. Für diesen bisher wenig effizienten Prozess entwickelten schweizerische und amerikanische Forscher nun einen neuen Reaktortyp. Über 500 Zyklen habe er eine stabile und schnelle Erzeugung von Treibstoffen demonstriert, schreiben Aldo Steinfeld von der ETH Zürich und seine Kollegen vom Caltech in Pasadena im Fachblatt „Science“.

Kern des Reaktors ist eine Keramik aus Ceroxid. Mit konzentriertem Licht heizten die Forscher einen Block aus diesem Material auf bis zu 1640 Grad Celsius auf. Schon ab 900 Grad trennten sich die Sauerstoffatome von der Keramik. Um diese Lücke aufzufüllen, entriss das Ceroxid sowohl Wasser als auch Kohlendioxid Sauerstoffatome. Zurück blieben Wasserstoff und das Gas Kohlenmonoxid, das als Basis für Kohlenwasserstoffe und Kunststoffe dienen kann.

Die Ausbeute ihres kleinen Prototyps rangierte allerdings noch bei Werten von unter einem Prozent. Die Ursache sehen die Forscher jedoch nicht in dem chemischen Katalyseprozess selbst, sondern in dem wenig effizienten Aufbau ihres Solarreaktors. Mit optimierten und vor allem größeren Reaktoren halten sie Ausbeuten von Wasserstoff und Kohlenmonoxid von 16 bis 19 Prozent für möglich. Die notwendige Hitze kann mit Solar-Turmkraftwerken erzeugt werden, in denen ein Spiegelfeld die Sonnenstrahlen auf einen Keramikreaktor in der Turmspitze fokussiert.

Mit anderen Keramiken als Ceroxid gelang es bereits deutschen Forschern im „Hydrosol“-Projekt, Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zu zerlegen. Auf der Suche nach effizienteren keramischen Katalysatoren könnten die neuen Ergebnisse auch hier zu Prozessen mit höheren Ausbeuten führen. wsa