Das NETPEC Projekt ! SEITE IM AUFBAU!

NETPEC steht für „ Negative Emission Technologies based on Photo Electro Chemical Methods“ und ist ein vom BMBF gefördertes Verbundforschungsprojekt. Das übergeordnete Ziel des NETPEC-Projekts ist die Entwicklung hocheffizienter photoelektrochemischer Herangehensweisen zur Umwandlung von Kohlendioxid in leicht speicherbare, sichere und nachhaltige Kohlenstoffsenken. Dies wird begleitet von Klimamodellierungen, geologischen Reservoiruntersuchungen und Nachhaltigkeitsanalysen, wodurch das NETPEC-Projekt einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt.

Die Photoelektrochemie verwendet Halbleiter, aus der Photonenenergie des absorbierten Sonnenlichts eine elektrochemische Potentialdifferenz zu generieren, welche dann zur Umwandlung von Kohlendioxid in spezielle Senkenprodukte verwendet wird. Dieses Verfahren wird auch als künstliche Photosynthese bezeichnet und findet typischerweise Anwendung in der Erzeugung energiereicher Brennstoffe wie Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe. Dabei werden Wirkungsgrade erreicht, die etwa eine Größenordnung höher sind als bei der natürlichen Photosynthese. Künstliche Photosynthese kann jedoch auch zur Synthese kohlenstoffreicher Produkte verwendet werden, die auf Kohlenstoffsenkeneffizienz und Langzeitspeicherung optimiert sind. Das NETPEC-Konsortium hat bereits erste Wege und Benchmarking-Kriterien für hocheffiziente Kohlenstoffsenken skizziert, die das Potenzial haben für die Umwandlung von Kohlendioxid in nicht-gasförmige, stabile Verbindungen verwendet zu werden. Im Vergleich zu Ansätzen die auf natürlicher Photosynthese basieren könnte eine Technologie auf Grundlage der Photoelektrochemie die benötigte Landfläche und den Wasserverbrauch um mehrere Größenordnungen reduzieren und so Landnutzungskonflikte mit der Nahrungsmittelproduktion weitgehend vermeiden. Prinzipiell ist eine Vielzahl von Senken-Produkten möglich und entsprechende Kandidatenmaterialien müssen nach Speicherkriterien und erreichbaren Wirkungsgraden ausgewählt werden. Da sich die effizientesten Produkte für Kohlenstoffsenken jedoch von denen unterscheiden, die derzeit für die Herstellung solarer Brennstoffe aus Kohlendioxid untersucht werden, müssen neue Katalysatoren, Lichtabsorber sowie Produkthandhabungsansätze entwickelt werden.

The following institutions are members of the NETPEC consortium: Ulm University (A. Groß), Universitty of Tübingen (M. May, K. Rehfeld), Technical University of  Darmstadt (K. Reiter), Karlsruhe Institute of Technologie (A. Patyk), University of Stuttgart (M. Saliba), and Helmholtz Centre Berlin (P. Bogdanoff).

Principle of terrestrial photoelectrochemical carbon sinks. Atmospheric CO2 is captured into an electrolyte and converted to carbon-rich products in a cell using directly absorbed solar radiation. While some products (e.g., oxalate) may require postprocessing, others could be directly extracted for long-term storage (e.g., carbon flakes). The local climatic environment impacts the efficiency and conversion rate of the system, the storage potential depends on the product due to potential geochemical interactions between storage site and sink product.
(https://doi.org/10.1002/aenm.202103801)
Theoretical efficiency and module area for the −10 Gt CO2 yr−1 scenario.
(left) STC efficiency and module area required under Sahara irradiance for a selection of products at 50 % system loss. Error bars indicate 40 % and 60 % loss, respectively.
(right) Module area for formic acid production over the yearly irradiance at 50 % (solid line), as well as 40 % and 60 % (dashed lines) system loss. Vertical lines mark typical irradiances accessible to a two-axis tracker.
(https://doi.org/10.5194/esd-10-1-2019)

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