Forscher haben eine Methode entwickelt, um aus dem Kohlendioxid der Mars-Atmosphäre reinen Methantreibstoff für Raketen zu gewinnen. Das Verfahren basiert auf elektrochemischer Reduktion und könnte die Rückkehr von Marsmissionen vereinfachen.
Elektrolyse mit speziellem Katalysator
Das Team um Ahmed Badreldin von der University of Mississippi nutzt einen nanometergroßen Kupferkatalysator, der mit Stickstoff dotiert ist. Dieser Katalysator ermöglicht die direkte Umwandlung von CO₂ in nahezu reines Methan (CH₄) durch Elektrolyse. Im Gegensatz zu früheren Methoden entstehen dabei kaum unerwünschte Nebenprodukte.
Das Verfahren findet in einem Elektrolyseur statt, wo Wasser an der Anode oxidiert wird. Die freigesetzten Elektronen reduzieren das CO₂ an der Kathode. Die Wahl des Katalysatormaterials bestimmt dabei, welche Kohlenstoffverbindungen entstehen. Kupfer führt zur Bildung von Methan, während Gold beispielsweise Kohlenmonoxid produziert.
Vorteile für Marsmissionen und irdische Anwendungen
Die Methode bietet zwei Hauptvorteile: Auf dem Mars könnte sie die Produktion von Treibstoff vor Ort ermöglichen, was den Transportbedarf von der Erde reduziert. Die Marsatmosphäre besteht zu 96% aus CO₂, das als Rohstoff dient. Methan wird bereits in Raketentriebwerken wie den Raptor-Triebwerken von SpaceXs Starship verwendet.
Auf der Erde könnte das Verfahren helfen, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Durch die Umwandlung von atmosphärischem CO₂ in Brennstoffe ließe sich die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen verringern. Allerdings handelt es sich dabei um einen netto-neutralen Prozess, da das verbrannte Methan das CO₂ wieder freisetzt.
Die Forscher arbeiten an Weiterentwicklungen, die über reines Recycling hinausgehen. Ziel sind Verfahren, die CO₂ langfristig binden und so einen negativen CO₂-Fußabdruck ermöglichen. Die Studie wurde im April im Fachjournal ACS Catalysis veröffentlicht.
- Quelle: Space.com