CO2-Filterung: Durchbruch bei der Herstellung von Graphenmembranen

Ein neues Verfahren aus der Schweiz macht Hoffnung, dass sich CO2 künftig deutlich einfacher und günstiger aus Abgasen heraus­filtern lässt - mit hauchdünnem Graphen und ohne aufwendige Che­mie oder Hitze.

Graphen-Durchbruch verspricht effiziente CO2-Filterung

Aktuelle Verfahren zur Abscheidung von Kohlendioxid (CO2) aus Industrieabgasen, wie die chemische Absorption, sind teuer und erfordern viel Energie. Graphen gilt als echtes Hightech-Material mit Potenzial zur Revolution in diesem Bereich: Es ist nur eine Atomlage dünn, extrem stabil und lässt sich gezielt mit winzigen Poren versehen.

Der Vorteil beim Einsatz im Zusammenhang mit Abgasen: bestimmte Gasmoleküle können durchgelassen und andere zurückgehalten werden. Diese Trennmethode benötigt nur Druck und keine zusätzliche Energie wie Wärme. Ideal also, um CO2 zuverlässig zu filtern. Doch bislang war die Herstellung großer, fehlerfreier Membranen teuer, kompliziert und anfällig für Schäden - und damit weit weg von der breiten Nutzbarkeit.


Ein Forschungsteam der EPFL in Lausanne, Schweiz, hat jetzt laut einer Studie in Nature Chemical Engineering mehrere dieser Probleme gleichzeitig gelöst. Sie nutzten günstige Kupferfolien als Grundlage für die Graphenschicht und ätzten mit Ozon mikroskopisch kleine Löcher hinein - exakt groß genug, um die Membran für den Einsatzzweck zu optimieren.

Statt die empfindlichen Membranen wie bisher mühsam auf Träger zu übertragen - was oft zu Rissen führt - entwickelten die Forschenden ein neues Verfahren, bei dem Graphen direkt im Filtermodul fixiert wird. So blieben die Membranen stabil, und es konnten bisher unerreichte Flächen von 50 cm² fehlerfrei hergestellt werden - ein großer Schritt in Richtung industrieller Anwendung. Der Herstellungsprozess umfasst vier zentrale Schritte:
Neben der CO2-Abscheidung könnte das Verfahren künftig auch bei anderen Gastrennungen zum Einsatz kommen - etwa zur Reinigung von Wasserstoff oder zur Sauerstoffgewinnung. Durch die druckbasierte Filtration ohne Wärmebedarf und die skalierbare Herstellung auf kostengünstigen Materialien hat die Entwicklung der EPFL das Potenzial, Graphenmembranen einen Schritt näher an den industriellen Einsatz zu bringen.


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