Chemische Reduktion von CO2

Wie kam es zu dieser Zusammenarbeit?

Victor Mougel: Toyota hat mich auf einer Konferenz angesprochen und sein Interesse an einer Zusammenarbeit bekundet. Nach einem Gespräch und der Festlegung gemeinsamer Ziele haben wir ein einjähriges Projekt ins Leben gerufen, das bei Bedarf erweitert werden kann.

Coral Felipe: Bei Toyota haben wir in Europa nach Kooperationspartnern gesucht und die Gruppe von Prof. Mougel gefunden. Ihr Fachwissen bei der Nachahmung natürlicher Prozesse zur Umwandlung von CO₂ in Kohlenwasserstoffe ergänzt unseres und macht die Zusammenarbeit ideal. Ihre bahnbrechende Forschung zur skalierbaren CO₂-Reduktion steht im Einklang mit Toyotas Engagement für Nachhaltigkeit und bringt uns unserem Ziel einer nachhaltigeren Zukunft näher.

Wie läuft die Zusammenarbeit?

Victor Mougel: Unsere Zusammenarbeit ist stark und profitiert von wertvollem Feedback von Toyota. Wir schätzen Einblicke von ausserhalb der akademischen Welt und sind sehr daran interessiert, industrielle Perspektiven in unsere Forschung zu integrieren. Sowohl unser Team als auch die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Toyota sind bestrebt, neue Materialien und Technologien zu erforschen, um eine kohlenstoffneutrale Gesellschaft voranzutreiben.

Coral Felipe: In dieser Partnerschaft leitet Toyota das Projekt und gibt die Richtung und die Ziele vor, während das Team von Prof. Mougel technische Erkenntnisse und innovative Ansätze beisteuert. Ihr Fachwissen über biologisch inspirierte Lösungen ermöglicht die Erkundung neuer Wege und die Anwendung von Spitzenforschung. Transparenz, Kommunikation und gegenseitiger Respekt kennzeichnen unsere Zusammenarbeit, bei der beide Teams harmonisch auf gemeinsame Ziele hinarbeiten.

Was sind die wesentlichen Ziele von Toyota für das gemeinsame Projekt?

Coral Felipe: Unsere Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Mougel ist für die Forschungsinitiative von Toyota Motor Europe von zentraler Bedeutung. Wir erforschen die biologisch inspirierte CO₂-Reduktion, um innovative Wege für die Umwandlung von CO₂ in Kohlenwasserstoffe zu erschliessen, die mit unseren Umweltzielen (z. B. Kohlenstoffneutralität bis 2040) übereinstimmen. Obwohl wir uns noch in einem frühen Stadium befinden, streben wir die Entwicklung praktikabler Lösungen an, die in unseren Betrieben umgesetzt und potenziell vermarktet werden können.

CO₂ ist heute wahrscheinlich das am wenigsten erwünschte Molekül, vor allem wenn es in die Atmosphäre ausgestossen wird. Es durch eine chemische Reaktion zu Alkohol und verwandten Chemikalien zu reduzieren, scheint für mehrere Branchen sehr willkommen zu sein. Warum ist dieses Verfahren noch nicht allgemein verfügbar?

Victor Mougel: Die chemische Reaktion ist komplex und führt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen und anderen Zwischen- und Nebenprodukten, die ihre Effizienz beeinträchtigen und die Mechanismen verschleiern. Um die Reaktion zu verstehen, untersuchen wir verschiedene Systeme und konzentrieren uns dabei auf drei Schlüsselfaktoren: die Dreiphasengrenzfläche, den lokalen pH-Wert und die Oberflächeneffekte des festen Katalysators. Spektroskopische Methoden ermöglichen Einblicke auf molekularer Ebene und erleichtern eine genaue Analyse. Darüber hinaus entwerfen und entwickeln wir Katalysatoren vor allem auf Kupferbasis.Ihre Stabilität muss noch verbessert werden , um ihr industrielles Potenzial auszuschöpfen.

Herr Prof. Mougel, Ihre Forschung ist oft von der Natur inspiriert, wie zum Beispiel von einer Tauchspinne, die unter Wasser atmet, indem sie eine Gasschicht um sich herum aufrechterhält. Wie wurde die Reaktion dadurch verbessert?

Victor Mougel: Die superhydrophobe Schicht der Tauchspinne ermöglicht es ihr, unter Wasser zu atmen, indem sie die Luft einschliesst. Indem wir dieses Konzept mit wachsartigen Alkanethiolen auf unseren Katalysatoren nachahmen, erreichen wir eine höhere Kohlenwasserstoffproduktion, wobei das Kohlenstoffgas in der Nähe des Katalysators eingeschlossen wird. Durch die Inspiration aus der Natur nutzen wir Milliarden von Jahren der Evolution, um die Reaktionseffizienz zu verbessern. Ohne dieses von der Spinne inspirierte System hat das CO₂ Schwierigkeiten, die Elektrode zu erreichen, was zu einem geringen Kohlenwasserstoffausstoss führt. Darüber hinaus könnte diese Forschung zur elektrochemischen Reduktion von N₂ zu Ammoniak führen und damit eine CO₂-neutrale Alternative zum Haber-Bosch-Verfahren bieten - ein bedeutender industrieller Fortschritt.