Kohlefasern aus Treibhausgas

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    Für die Faserproduktion eingesetzte gigantische Elektrolyse-Anlagen, betrieben mit Sonnenenergie, könnten die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre auf ein vorindustrielles Niveau senken


    Kohlenstofffasern werden als Leichtbaumaterial immer begehrter und finden sich bereits in Autos, Flugzeugen oder Windradflügeln. Mit einem energieintensiven Pyrolyseprozess werden derzeit knapp 100.000 Tonnen jährlich produziert. Amerikanische Chemiker haben nun ein neues Verfahren entwickelt, um Nanofasern aus Kohlenstoff aus dem wichtigsten Treibhausgas in der Atmosphäre – Kohlendioxid – zu gewinnen. Wie sie auf der Jahrestagung der American Chemical Society in Boston berichten, könnten mit ihrer Methode signifikante Mengen CO2 aus der Atmosphäre beseitigt werden. Auch den Strom für diesen Prozess gewannen sie klimafreundlich mit hoch effizienten Solarzellen.


    „Nanofasern aus Kohlenstoff können große Mengen Treibhausgas aus der Atmosphäre in kompakten, stabilen Produkten speichern“, sagt Stuart Licht von der George Washington University in Washington. Zusammen mit seinen Kollegen entwickelte er ein relativ einfaches Syntheseverfahren, eine sogenannte Eintopfreaktion. In einen hitzefesten Tiegel aus Aluminiumoxid füllten sie Lithiumcarbonat, schmolzen es bei über 723 Grad und mischten lösliches Lithiumoxid hinzu. In die Schmelze hielten sie Elektroden aus Stahl und Nickel.


    Mehrere Reaktionen liefen nun in diesem Tiegel ab. Lithiumoxid reagierte mit dem Kohlendioxid in der Luft zu weiterem Lithiumcarbonat. Floss nun ein Strom über die Elektroden durch die Schmelze, spaltete sich Lithiumcarbonat elektrolytisch auf. An der Stahlelektrode lagerte sich – unterstützt durch winzige Nickelteilchen – reiner Kohlenstoff in Form von extrem dünnen Fasern ab. Die Länge dieser Kohlenstofffasern schwankte zwischen 20 und 200 Mikrometern bei Durchmessern von 200 bis 300 Nanometern. Parallel entwich der Schmelze Sauerstoff. Nach dieser Elektrolyse blieb Lithiumoxid zurück, das wiederum mit CO2 zu neuem Lithiumcarbonat reagierte.


    Um eine größtmögliche Ausbeute an Kohlenstofffasern zu erhalten, variierte Stuart Licht zahlreiche Parameter dieser Elektrolysereaktion. Er senkte den Schmelzpunkt durch Zugabe anderer Metallcarbonate, tauschte die Elektroden aus und veränderte systematisch Temperatur der Schmelze und Stromfluss. Analysen der Kohlenstoff-Ablagerungen an der Stahlelektrode zeigten, dass diese zu über 80 Prozent die gewünschten Fasern enthielten. Diese ließen sich auswaschen und zur weiteren Produktion hochwertiger Kohlefaser-Werkstoffen nutzen.


    Von zentraler Bedeutung ist der Energiebedarf, um Kohlenstofffasern zu produzieren. Heute liegt er fast um das Hundertfache höher als bei der schon energieintensiven Produktion von Aluminium. Lichts Verfahren könnte diesen Energiebedarf deutlich senken. Zudem reichte für seine Elektrolyse der Strom aus, der von hoch effizienten Solarzellen erzeugt werden konnte. Auch die Hitze zum Schmelzen des Lithiumcarbonats könnte mit solarthermischen Kraftwerken bereitgestellt werden.


    Licht schätzte die Energiekosten für seine Faserproduktion auf etwa 1000 Dollar pro Tonne, wenn Strom und Wärme ausschließlich aus Sonnenlicht gewonnen werden. Das sei nur ein Hundertstel der gängigen Marktpreise. Weiter schlägt er vor, große Elektrolyse-Anlagen in sonnigen Wüstenregionen aufzubauen. Der Effekt für das Weltklima könnte gewaltig sein. „Anlagen auf einem Areal von kaum einem Zehntel der Sahara könnten den CO2-Anteil in der Atmosphäre binnen zehn Jahren auf einen vorindustriellen Wert senken“, ist Licht überzeugt. Das ist allerdings immer noch zweieinhalb Mal die Fläche Deutschlands. Trotzdem sei diese Art der Faserproduktion weitaus effizienter und sinnvoller als die umstrittene und immer noch in Entwicklung stehende Lagerung von Kohlendioxid in tiefen Erdschichten.

  • Für die Faserproduktion eingesetzte gigantische Elektrolyse-Anlagen, betrieben mit Sonnenenergie, könnten die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre auf ein vorindustrielles Niveau senken

    Eine erstaunliche Aussage, bedenkt man, welch geringe Mengen an Kohlefasern aktuell auf der Erde im Jahr hergestellt werden.


    Berücksichtigt man, welche Mengen an Öl seit der Industrialisierung in die Luft geblasen wurden, allein 2012 wurden z.B. 4018.900.000 Tonnen Erdöl gefördert, hinzu kommt das seither verbrannte Erdgas, die seither verbrannte Kohle (aktuell werden m.W. je Sekunde allein 253.000.000 kg Steinkohle verbrannt, hinzu kommt noch Braunkohle etc.), etc., dann dürfte der darin enthaltene Kohlenstoff wohl problemlos ausreichen, um die gesamte Erdoberfläche mit einer dicken Schicht an Kohlefasern zu bedecken.
    Hinzu kämen dann allein aus verbrannter Steinkohle weitere 253 Tonnen Kohlefasern je Sekunde, dazu aus Braunkohle, Gas, Öl etc. - die Flüchtlingsländer könnte man dann wohl schnell flächendeckend mit einer 10 m hohen Schicht auffüllen, womit dann das Problem von ISIS und AlKaida in Syrien, Irak, Pakistan etc. gelöst werden könnte.

    Quote

    Mit einem energieintensiven Pyrolyseprozess werden derzeit knapp 100.000 Tonnen jährlich produziert.

    Der derzeit auf der Erde anfallende Jahresverbrauch könnte somit allein aus Steinkohle in weniger als 400 Sekunden gedeckt werden, wohin dann damit, wenn wir die problematischen Staaten mit einer 10 m dicken Schicht bedeckt haben?

    Quote

    Licht schätzte die Energiekosten für seine Faserproduktion auf etwa 1000 Dollar pro Tonne, wenn Strom und Wärme ausschließlich aus Sonnenlicht gewonnen werden.... „Anlagen auf einem Areal von kaum einem Zehntel der Sahara könnten den CO2-Anteil in der Atmosphäre binnen zehn Jahren auf einen vorindustriellen Wert senken“, .

    Hatte mir gerade überlegt, wie man diese Mengen schnell genug aus dem Produktionsgebiet von 2,5x der Fläche Deutschlands wegbringen kann - aber das Problem stellt sich wohl nicht, bei 1000 Dollar die Tonne, multipliziert mit den 253 Tonnen allein von verbrannter Steinkohle - das würde bedeuten, jede Sekunde müßte für diese Produktion an Kohlefasern 253.000 € bereit gestellt werden - wohl gemerkt jede Sekunde, und das nur für Steinkohle, ohne Braunkohle, Öl, Erdgas, den Raubbau an Dschungel, die Umwandlung von Mooren in landw. Produktionsflächen, Verwandlung des über Millionen Jahre abgelagerten Torfs in CO2, sei es vor Ort durch Entwässerung oder durch Verwendung von Torf im Garten, und das nur für den aktuellen Verbrauch, das Ziel ist allerdings ja den Verbrauch der letzten beiden Jahrhunderte auch noch in Kohlefasern umzuwandeln.


    Eine weitere Ungereimtheit ist, selbst wenn ich unterstelle, dass die kwh in der Sahara für nur 5 Cent hergestellt werden könnte (evtl. dadurch, dass man PV-Module kühlen würde und die Sahara zuerst flächendeckeckend bedeckt, damit kein Sand mehr aufgewirbelt werden könnte und die Glasoberfläche durch Sandstürme nicht mehr ruiniert werden kann), so komme ich, selbst bei den angeblich deutlich geringeren benötigten Energiemengen auf allein Energiekosten, die mit den genannten 1000 € je Tonne in keinster Weise etwas zu tun haben, aber bitte selbst nachrechnen, vielleicht ist mir das Komma um ein paar Stellen verrutscht.


    Grüße
    Pflaume

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