Der Elektro-Biodiesel, das Ergebnis dieser Innovation, weist eine 45-mal höhere Effizienz als der aus Soja gewonnene Biodiesel auf. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden, die große landwirtschaftliche Flächen beanspruchen, basiert dieser Ansatz auf der Elektrokatalyse, einem chemischen Prozess, bei dem Elektrizität genutzt wird, um CO2 umzuwandeln. Die Forscher, die an renommierten amerikanischen Institutionen arbeiten, haben ihre Ergebnisse in Joule veröffentlicht.
Das Verfahren beginnt mit einer Elektrolyse, die das Kohlendioxid in biokompatible Komponenten wie Acetat und Ethanol aufspaltet. Diese Moleküle dienen anschließend als Rohstoff für Mikroben, die in der Lage sind, diese in Lipide oder Fettsäuren umzuwandeln – die Grundbestandteile von Biodiesel. Der gesamte Prozess erzielt einen bisher unerreichten Wirkungsgrad von 4,5 % bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Moleküle.
Um dieses Ergebnis zu erzielen, entwickelten die Wissenschaftler einen innovativen Katalysator, der Zink und Kupfer kombiniert. Letzteres erleichtert die Produktion von Kohlenstoff-Zwischenprodukten, die schnell durch einen modifizierten Stamm von Rhodococcus jostii umgewandelt werden. Dieses Mikrob, bekannt für seinen hohen Lipidgehalt, wurde optimiert, um die Ausbeute zu maximieren.
Neben seiner Effizienz könnte diese Methode auch positive Umweltwirkungen haben. Für jedes produzierte Gramm Treibstoff werden 1,57 g CO2 aus der Atmosphäre entfernt. Das ist ein bemerkenswerter Fortschritt, wenn man bedenkt, dass herkömmlicher Biodiesel bis zu 9,9 g CO2 pro hergestelltem Gramm ausstößt.
Die Produktion erfordert 45-mal weniger Landfläche als die Herstellung von Soja-Biodiesel – ein großer Vorteil angesichts des Drucks auf landwirtschaftliche Flächen. Laut den Forschern fügt sich diese Technologie perfekt in eine Kreislaufwirtschaft ein, da sie die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert.
Das Potenzial einer solchen Innovation geht über Treibstoffe hinaus. Dieselben Prinzipien könnten zur Herstellung von Chemikalien, Materialien und sogar Lebensmittelinhaltsstoffen verwendet werden. Mit nahezu null oder sogar negativen Emissionen bietet dieses Verfahren eine vielversprechende Lösung für die am stärksten verschmutzenden Industrien.
Sollte dieses System im großen Maßstab angewendet werden, könnte es den globalen Energiesektor revolutionieren. Es gibt jedoch noch Herausforderungen zu bewältigen, um diese Technologie wirtschaftlich rentabel zu machen, insbesondere die hohen Kosten der Elektrokatalyse.