Mit Künstlicher Intelligenz zum Super-Katalysator

Einen rekordverdächtigen Katalysator zur Umwandlung von CO2 und Wasserstoff in Ethylen haben Forscher der University of Toronto entwickelt. Statt immer neue Materialkombinationen auszuprobieren und eventuell zu verwerfen, lösten sie ihre Aufgabe auf eine viel elegantere Methode. Sie nutzten Künstliche Intelligenz, um in kurzer Zeit 240 Werkstoffe virtuell zu testen. [...]

Als aussichtsreichstes Material stellte sich eine Legierung aus Kupfer und Aluminium heraus. Die beiden Metalle werden bei hohen Temperaturen miteinander verschmolzen. Dann folgte ein Prozess, der der Legierung den entscheidenden Kick versetzte. Das Team ätzte einige Aluminiumatome aus dem Verbund heraus, sodass eine poröse Struktur entstand. Professor Ted Sargent nennt sie „flauschig“. Partner bei der Entwicklung des leistungsfähigen Katalysators war Professor Zachary Ulissi von der Carnegie Mellon University.

„Wenn wir Ökostrom verwenden, um CO2 in Ethylen umzuwandeln, können wir mithilfe des neuen Katalysators sowohl CO2 wirtschaftlich verwerten als auch überschüssigen Ökostrom sinnvoll nutzen“, sagt Sargent. Ethylen wird weltweit in einer Größenordnung von 150 Mio. Tonnen pro Jahr hergestellt. Der Wert liegt bei 60 Mrd. Dollar. Würde auch nur ein Teil davon aus Ökostrom und CO2 hergestellt, wäre das ein großer Gewinn für das Klima.

Wirkungsgrad erreicht 80 Prozent

Das Team testete den neuen Katalysator in einem Elektrolyseur. Das ist ein Gerät, das unter anderem Wasser in Wasser– und Sauerstoff zerlegt. So ermittelten sie den Faradayschen Wirkungsgrad des Katalysators. Dieser gibt an, wie viel des eingesetzten Stroms im Produkt in anderer Form wiederzufinden ist. Mit 80 Prozent liegt er weit über vergleichbaren Katalysatoren.

Laut Sargent ist sein Team bereits nahe an der Wirtschaftlichkeit, doch Ethylen aus fossilen Rohstoffen sei immer noch billiger. Aus diesem Grund arbeiten die Wissenschaftler jetzt zweigleisig. Der Prozess wird verbessert, sodass noch weniger unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Und die Forscher versuchen, den Strombedarf weiter zu verringern.