So wird mithilfe von Abfällen CO2 in Brennstoff umgewandelt
Forschende an der TU Wien entwickelten eine Methode, um CO2 aus der Luft mithilfe von recycelten Batterieabfällen in Methan umzuwandeln. Dieses Verfahren nutzt einen aus Nickel und Aluminiumoxid hergestellten Nanokatalysator, der unter energieeffizienten Bedingungen arbeitet. Neben der Reduktion von CO2-Emissionen trägt es zur Lösung des Batterie-Recycling-Problems bei. Die Technologie könnte die nachhaltige Brennstoffproduktion forcieren und gleichzeitig Umweltbelastungen verringern.
Umwandlung von Batterie-/Aluminiumabfällen in Nanokatalysatoren für die Methanproduktion (Brennstoff) und Recycling von verbrauchten Nanokatalysatoren zu Katalysatorvorstufen.
Foto: TU Wien
Methanproduktion
An der TU Wien wurde innerhalb eines Forschungsprojekts eine neue Methode entwickelt, um CO2 aus der Luft in Methan umzuwandeln – mithilfe von recycelten Batterieabfällen und gebrauchter Alufolie. Diese Technologie reduziert nicht nur Umweltbelastungen durch Batterieentsorgung, sondern liefert auch eine nachhaltige Energiequelle für die Zukunft. Denn gerade Batterieabfälle sind ein wachsendes Umweltproblem, da sie gesundheitsschädliche Substanzen enthalten. Gleichzeitig sind wertvolle Rohstoffe wie Nickel darin enthalten, die für die Produktion neuer Batterien dringend benötigt werden. Eine effizientere Rückgewinnung von Nickel aus Nickel-Metallhydrid (Ni-MH)-Batterien ist daher sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich essenziell. Prof. Günther Rupprechter, Leiter des Forschungsprojekts an der TU Wien, erklärt dazu: „Moderne Batterien, wie etwa Nickel-Metallhydrid (Ni-MH) und Lithium-Ionen-Batterien, bestehen aus verschiedenen Komponenten, was Recycling- und Verwertungsprozesse technologisch anspruchsvoll macht. Eine unsachgemäße Entsorgung kann zu chemischen Lecks, Bränden und Umweltverschmutzung führen.“
Michael Stöger-Pollach, Hamilton Uchenna Aharanwa, Qaisar Maqbool, Günther Rupprechter (v.l.n.r)
Foto: TU Wien
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Wertvolle Rohstoffe aus Altbatterien zurückgewinnen
Die Bedeutung des Nickel-Recyclings ist enorm: Bis 2030 könnten recycelte Altbatterien in der EU bis zu 16 % des benötigten Nickels liefern, ausreichend für die Ausstattung von 1,3 bis 2,4 Millionen Elektrofahrzeugen (EVs) pro Jahr. Dennoch decken die derzeitigen Recyclingkapazitäten nur einen Bruchteil des zukünftigen Bedarfs ab. Investitionen in die Recyclinginfrastruktur sind daher dringend notwendig.
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Upcycling: Aus Batterieabfällen wird ein hocheffizienter Katalysator
Upcycling geht einen Schritt weiter als Recycling, indem aus recyceltem Nickel neue, funktionale Materialien entstehen. Dr. Qaisar Maqbool, Erstautor der Studie, erläutert: „Wiederverwertung ist ein wichtiger Schritt, aber noch größere Wirkung kann durch das Upcycling von Nickel zu Katalysatoren erzielt werden, die in der Lage sind, Brennstoffe herzustellen.“
Die Forschenden der TU Wien extrahierten Nickel aus gebrauchten Ni-MH-Batterien und stellten aus gebrauchter Alufolie Aluminiumoxid her. Diese Komponenten wurden nach Prinzipien der grünen Chemie in einen Nanokatalysator umgewandelt, der CO2 zusammen mit Wasserstoff in Methan umwandelt – ohne hohen Druck oder extreme Temperaturen.
Prof. Günther Rupprechter erklärt: „„Unser Nanokatalysator besteht zu 92–96 % aus Aluminiumoxid und zu 4–8 % aus Nickel, das ist optimal, um das Treibhausgas CO2 zusammen mit Wasserstoff in Methan umzuwandeln.“ Der Prozess erfolgt bei nur 250°C und normalem Atmosphärendruck, was ihn besonders energieeffizient macht.
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Vom Treibhausgas zur sauberen Energiequelle
Durch diesen innovativen Ansatz entsteht eine nachhaltige Möglichkeit, CO2 zu einem klimaneutralen Brennstoff umzuwandeln. Methan spielt eine entscheidende Rolle als Energieträger in der Industrie. Prof. Günther Rupprechter betont: „Nun wollen wir untersuchen, wie sich dieses Verfahren für technologische Anwendungen hochskalieren lässt. Wir glauben, dass dieser Ansatz die nachhaltige Brennstoffproduktion verändern kann. Unser Ansatz zeigt einen Lösungsweg für das Klimaproblem auf – und das auf eine Weise, die gleichzeitig auch hilft, ein drängendes Abfallproblem zu lösen.“
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Geschlossener Kreislauf: Recyclingmaterial bleibt im Umlauf
Langlebigkeit ist ein zentrales Merkmal des entwickelten Katalysators. Viele Katalysatoren verlieren mit der Zeit an Effizienz, doch in dieser Studie wurde keine Deaktivierung festgestellt. Dennoch haben die Forschenden bereits nachhaltige Lösungen für das Ende des Katalysator-Lebenszyklus mitgedacht.
Dr. Qaisar Maqbool erklärt: „Um den Nachhaltigkeitskreislauf zu schließen, kann man die verbrauchten Katalysatoren wieder in ihre ursprünglichen Bestandteile zerlegen, um wiederverwendet zu werden.“ Damit bleibt der gesamte Prozess umweltfreundlich und die Abfallmenge wird weiter minimiert.
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Fazit: Eine Technologie mit Potenzial für die Zukunft
Die Forschungsarbeit der TU Wien zeigt eindrucksvoll, dass Upcycling ein wichtiger Baustein für die Zukunft nachhaltiger Energie und Ressourcenschonung sein kann. Die Kombination aus Batterie-Recycling, CO2-Umwandlung und klimafreundlicher Brennstoffproduktion stellt eine zukunftsweisende Lösung für zwei der drängendsten globalen Herausforderungen dar: Klimaschutz und Abfallreduktion.
