Forscher entwickelten einen Reaktor, der CO2 aus der Luft aufnimmt und mit Sonnenlicht in nachhaltigen Treibstoff umwandelt

Die Forscher der Universität Cambridge erklären, dass ihr solarbetriebener Reaktor zur Produktion von Treibstoff für Autos und Flugzeuge eingesetzt werden könnte oder auch zur Herstellung der vielen chemischen und pharmazeutischen Produkte, die wir täglich benötigen. Zudem wäre er in der Lage, Treibstoff in abgelegenen oder netzfernen Gebieten zu erzeugen.

Im Gegensatz zu den meisten Technologien zur CO2-Abscheidung erfordert der von den Cambridge-Forschern entwickelte Reaktor weder Energie aus fossilen Brennstoffen noch den Transport und die Speicherung von Kohlendioxid. Stattdessen nutzt er Sonnenlicht, um atmosphärisches CO2 in nützliche Produkte umzuwandeln. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

Die CO2-Abscheidung und ‑Speicherung (CCS) wird als potenzielle Lösung für die Klimakrise angesehen und erhielt kürzlich 22 Milliarden Pfund an Fördermitteln von der britischen Regierung. Allerdings ist CCS sehr energieintensiv, und es bestehen Bedenken hinsichtlich der langfristigen Sicherheit der Speicherung von unter Druck stehendem CO2 in großen Tiefen, obwohl derzeit entsprechende Sicherheitsstudien durchgeführt werden.

„Abgesehen von den Kosten und der Energieintensität bietet CCS eine Entschuldigung, weiterhin fossile Brennstoffe zu verbrennen, was letztlich die Klimakrise ausgelöst hat“, erklärte Professor Erwin Reisner, der die Forschung leitete. ​„CCS ist zudem ein nicht-zirkulärer Prozess, da das unter Druck stehende CO2 im besten Fall unbegrenzt unter der Erde gespeichert wird, wo es niemandem nützt.“

„Was, wenn wir statt das Kohlendioxid unterirdisch zu lagern, etwas Nützliches daraus machen würden?“ fragte Dr. Sayan Kar, der Erstautor der Studie aus dem Yusuf Hamied Department of Chemistry in Cambridge. ​„CO2 ist ein schädliches Treibhausgas, aber es lässt sich auch in nützliche Chemikalien umwandeln, ohne zur globalen Erwärmung beizutragen.“

Die Forschungsgruppe von Reisner konzentriert sich auf die Entwicklung von Geräten, die Abfall, Wasser und Luft in nützliche Brennstoffe und Chemikalien umwandeln. Diese Geräte lassen sich von der Photosynthese inspirieren – dem Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht in Nahrung verwandeln. Sie benötigen keine externe Energiequelle: keine Kabel, keine Batterien – nur die Kraft der Sonne.

Das neueste System des Teams entnimmt der Luft direkt CO2 und wandelt es in Synthesegas um – einen entscheidenden Zwischenstoff in der Produktion vieler Chemikalien und pharmazeutischer Produkte. Die Forscher betonen, dass ihr Ansatz, der weder Transport noch Speicherung erfordert, wesentlich einfacher im größeren Maßstab umsetzbar ist als frühere solarbetriebene Geräte.

Der solarbetriebene Flussreaktor nutzt spezielle Filter, um CO2 aus der Luft während der Nacht zu entnehmen, ähnlich wie ein Schwamm Wasser aufsaugt. Wenn die Sonne aufgeht, erwärmt das Sonnenlicht das aufgefangene CO2, absorbiert Infrarotstrahlung, und ein Halbleiterpulver nimmt ultraviolette Strahlung auf, wodurch eine chemische Reaktion ausgelöst wird, die das CO2 in Solar-Synthesegas umwandelt. Ein Spiegel am Reaktor konzentriert das Sonnenlicht und steigert so die Effizienz des Prozesses.

Die Forscher arbeiten derzeit daran, das Solar-Synthesegas in flüssige Brennstoffe umzuwandeln, die für den Betrieb von Autos, Flugzeugen und mehr genutzt werden können – ganz ohne zusätzliches CO2 in die Atmosphäre abzugeben.

„Wenn wir diese Geräte im großen Maßstab herstellen könnten, würden sie zwei Probleme auf einmal lösen: CO2 aus der Atmosphäre entfernen und eine saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen bieten“, erklärte Kar. ​„CO2 wird oft als schädliches Abfallprodukt betrachtet, aber es stellt auch eine wertvolle Chance dar.“

Die Forscher sehen eine besonders vielversprechende Möglichkeit im chemischen und pharmazeutischen Sektor, wo Synthesegas in viele der Produkte umgewandelt werden kann, auf die wir täglich angewiesen sind – ohne zur Erderwärmung beizutragen. Sie arbeiten bereits an einer größeren Version des Reaktors und hoffen, im Frühjahr mit den Tests beginnen zu können.

Wenn die Technologie im großen Maßstab umgesetzt wird, könnte der Reaktor laut den Forschern dezentral eingesetzt werden, sodass Einzelpersonen theoretisch ihren eigenen Brennstoff erzeugen könnten. Dies wäre besonders nützlich in abgelegenen oder netzfernen Gebieten.

„Anstatt weiterhin fossile Brennstoffe zu fördern und zu verbrennen, um die Produkte zu schaffen, auf die wir angewiesen sind, können wir das CO2, das wir benötigen, direkt aus der Luft entnehmen und wiederverwenden“, erklärte Reisner. ​„Wir könnten eine zirkuläre, nachhaltige Wirtschaft aufbauen – wenn wir den politischen Willen dazu haben.“

Die Technologie wird mit Unterstützung von Cambridge Enterprise, der Kommerzialisierungsabteilung der Universität, weiterentwickelt. Die Forschung wurde teilweise von UK Research and Innovation (UKRI), dem Europäischen Forschungsrat, der Royal Academy of Engineering und dem Cambridge Trust gefördert. Erwin Reisner ist Fellow am St John’s College in Cambridge.

Orginalpublikation: Sayan Kar et al. ​‘Direct air capture of CO2 for solar fuels production in flow.’ Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025 – 01714‑y