MIT-Forschung

Wie Katzenstreu Methan-Emissionen verringern könnte

Ein Forscherteam des MIT hat einen neuen Ansatz zur Kontrolle von Methanemissionen und zur Entfernung von Methan aus der Luft entwickelt. ©Darius Siwek / MIT

Fällt das Stichwort „Emissionen“, ist der Gedanke an Kohlendioxid (CO2) oft nicht weit. Kein Wunder, werden doch zur Berechnung der Treibhausgas-Emissionen die Emissionswerte aller Gase in CO2-Äquivalent umgerechnet. Somit ist dieser als Indikator für den Erfolg oder Nichterfolg von Klimaschutzmaßnahmen am geläufigsten. CO2 ist dabei aber nur eines von verschiedenen klimaschädlichen Treibhausgasen. Dazu gesellen sich außerdem Methan (CH4), Lachgas (N2O) und fluorierte Gase (F-Gase). Insbesondere Methan ist dabei deutlich klimaschädigender als CO2, wir berichteten

Die Notwendigkeit zur Verringerung dieser Methanemissionen wird daher immer deutlicher. Und ist inzwischen auch in der Politik angekommen.Während der Weltklimakonferenz COP26 in Glasgow befasste sich die teilnehmende Staaten mit diesem Thema. Infolgedessen schlossen sich 104 Staaten einer Initiative an, die das Ziel hat, den Ausstoß des potenten Treibhausgases bis 2030 im Vergleich zu 2020 um 30 Prozent zu reduzieren, wir berichteten. Konkrete Vorgehensweisen wurden im November in der Mitteilung der EU-Kommission jedoch nicht genannt. 

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Neue Technologie zum Absorbieren von Methan

Nun hat ein Forschungsteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen neue Ansatz zur Kontrolle von Methanemissionen und zur Entfernung von bereits in der Luft vorhandenen Methan entwickelt. Die Ergebnisse wurden im Dezember 2021 in der Fachzeitschrift ACS Environment Au veröffentlicht. 

Nur etwa 18 Prozent der weltweiten Methanemissionen würden durch die Gewinnung von Erdöl und Erdgas entstehen, so Desiree Plata, eine Mitautorin der Studie und Professorin am MIT. Daher fokussierten sich die Studienautor:innen auf einen anderen Ansatz zur Reduzierung der Methanemissionen. „Ein großer Teil des Methans, das in die Atmosphäre gelangt, stammt aus verteilten und diffusen Quellen, sodass wir darüber nachdachten, wie man es aus der Atmosphäre entfernen könnte“, so Plata in einer Aussendung der Universität.

Die Lösung dazu fanden sie laut dem MIT in einem “Dirt cheap”-Material. In diesem Fall ist der amerikanische Ausdruck sogar doppelt zutreffend: Zum einen ist das Material laut MIT “spottbillig”, zum anderen ist es tatsächlich “Dirt” – also Dreck. 

Die Forschenden verwendeten nämlich das vulkanische Material Zeolith. Das ist zum einen preiswert und zum anderen kommt es auf der Erde reichlich vor. Was sich für einige wie ein Fremdwort anhört, ist doch Teil des Alltages von vielen. Denn Zeolith wird oft zur Herstellung von Katzenstreu verwendet. 

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CO2 bleibt über

Durch die Behandlung des Zeoliths mit einer geringen Menge Kupfer, könne das Material sehr effektiv Methan aus der Luft absorbieren, selbst bei extrem niedrigen Konzentrationen, so das MIT. Dafür testeten die Forschenden ihre Lösung in Labortests. Winzige Partikel des kupferverstärkten Zeolithmaterials füllten sie in ein Reaktionsrohr, erhitzten es anschließend von außen und ließen Methan durch das Rohr strömen, so die Forschenden in einer Mitteilung. Dabei band das kupferverstärkte Zeolithmaterial das hindurchströmende Methan.

Übrig bleibt: CO2. Auch wenn CO2 ebenfalls ein klimaschädliches Treibhausgas ist, habe es in der Atmosphäre viel weniger Einfluss als Methan, so die Forschenden und verweisen darauf, dass Methan in den ersten 20 Jahren etwa 80 Mal stärker als Treibhausgas wirke und im ersten Jahrhundert etwa 25 Mal stärker. Durch diese Umwandlung könnten die kurzfristigen Auswirkungen auf das Klima daher drastisch reduziert werden, meint Desiree Plata, eine Mitautorin der Studie und Professorin am MIT.

Neben dieser Effizienz sei der Vorteil dieser Technik laut Plata, dass andere Methoden mit Katalysatoren aus Edelmetallen wie Platin oder Palladium meist deutlich teurer seien, hohe Temperaturen von mindestens 600 Grad Celsius sowie eine Trennung der Methan- und Sauerstoffströme benötigen. Zudem sind diese Verfahren deutlich riskanter.

Deshalb ist die Professorin von ihrem neuen Verfahren überzeugt: “Das Verfahren scheint seine höchste Effektivität bei etwa 300 Grad Celsius zu erreichen, was weit weniger Energie zum Erhitzen erfordert als andere Methanabscheidungsverfahren. Das Verfahren funktioniert auch bei Methankonzentrationen, die niedriger sind als bei anderen Methoden, selbst bei kleinen Anteilen von 1 Prozent, die mit den meisten Methoden nicht entfernt werden können, und es funktioniert in Luft und nicht in reinem Sauerstoff, was ein großer Vorteil für den Einsatz in der Praxis ist.”

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Milchviehställen oder Kohlebergwerken als wahrscheinlichste Standorte

In ersten Labortests wurde diese Technik bereits ausprobiert, bis zur Praxis ist es jedoch noch ein weiter Weg. Bisher kam das Team jedoch schon zu der Erkenntnis, dass Standorte wie Milchviehställe oder Kohlebergwerke mit einer relativ konzentrierten Methanquelle ideal für den Einsatz seien. Diese verfügen in der Regel schon über Abluftreinigungssysteme, die durch die neue Technologie der Forschenden angepasst werden könnten. 

Dieses Update für Filteranlagen, könnte sich außerdem laut Berechnungen des MIT nicht nur für den Umweltschutz lohnen. Auch die Betreiber:innen könnten finanziell durch die Nutzung der Abwärme davon profitieren: “Die meisten Luftfiltertechniken kosten eine Menge Geld und werden nie profitabel”, so Plata. “Unsere Technik könnte eines Tages ein Gegenbeispiel liefern.”

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Zuschuss durch US-Energieministerium

Um die noch ausstehenden technischen Details zu überwinden, hat das Team laut eigenen Angaben gerade einen Zuschuss des US-Energieministeriums in Höhe von 2 Millionen Dollar erhalten. „Die Anwendung für den Kohlebergbau soll so weit sein, dass man sie in drei Jahren an einen kommerziellen Bauherrn oder Nutzer übergeben kann“, so Plata über die Zukunftspläne der Forschenden. In den nächsten 18 Monaten wolle das Forschungsteam den Nachweis erbringen, dass dieses Konzept auch in der Praxis funktioniere.

Ob das jedoch die Endlösung für das Methan-Problem sein kann, ist fraglich. Auch wenn CO2 zumindest auf kurze Sicht berechnet nicht so schädlich wie Methan ist, ist und bleibt es ein Treibhausgas von dem bereits jetzt zu viel in der Atmosphäre ist. Wie die Forschenden selbst bereits sagten, kann auch diese neue Technik höchstens eine kurzfristige Folgen der Klimakrise ausgleichen. Langfristig führt jedoch kein Weg daran vorbei, den Ausstoß von Treibhausgasen an sich zu reduzieren. Das gilt sowohl für CO2 als auch für Methan.

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