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 Gespr?ch und der Festlegung gemeinsamer Ziele haben wir ein einj?hriges 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 nat¨¹rlicher Prozesse zur Umwandlung von CO₂ in Kohlenwasserstoffe erg?nzt unseres und macht die Zusammenarbeit ideal. Ihre bahnbrechende Forschung zur skalierbaren CO₂-Reduktion steht im Einklang mit Toyotas Engagement f¨¹r Nachhaltigkeit und bringt uns unserem Ziel einer nachhaltigeren Zukunft n?her.

Wie l?uft die Zusammenarbeit?

Victor Mougel: Unsere Zusammenarbeit ist stark und profitiert von wertvollem Feedback von Toyota. Wir sch?tzen 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, w?hrend das Team von Prof. Mougel technische Erkenntnisse und innovative Ans?tze beisteuert. Ihr Fachwissen ¨¹ber biologisch inspirierte L?sungen erm?glicht 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 f¨¹r das gemeinsame Projekt?

Coral Felipe: Unsere Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Mougel ist f¨¹r die Forschungsinitiative von Toyota Motor Europe von zentraler Bedeutung. Wir erforschen die biologisch inspirierte CO₂-Reduktion, um innovative Wege f¨¹r die Umwandlung von CO₂ in Kohlenwasserstoffe zu erschliessen, die mit unseren Umweltzielen (z. B. Kohlenstoffneutralit?t bis 2040) ¨¹bereinstimmen. Obwohl wir uns noch in einem fr¨¹hen Stadium befinden, streben wir die Entwicklung praktikabler L?sungen an, die in unseren Betrieben umgesetzt und potenziell vermarktet werden k?nnen.

CO₂ ist heute wahrscheinlich das am wenigsten erw¨¹nschte Molek¨¹l, vor allem wenn es in die Atmosph?re ausgestossen wird. Es durch eine chemische Reaktion zu Alkohol und verwandten Chemikalien zu reduzieren, scheint f¨¹r mehrere Branchen sehr willkommen zu sein. Warum ist dieses Verfahren noch nicht allgemein verf¨¹gbar?

Victor Mougel: Die chemische Reaktion ist komplex und f¨¹hrt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen und anderen Zwischen- und Nebenprodukten, die ihre Effizienz beeintr?chtigen und die Mechanismen verschleiern. Um die Reaktion zu verstehen, untersuchen wir verschiedene Systeme und konzentrieren uns dabei auf drei Schl¨¹sselfaktoren: die Dreiphasengrenzfl?che, den lokalen pH-Wert und die Oberfl?cheneffekte des festen Katalysators. Spektroskopische Methoden erm?glichen Einblicke auf molekularer Ebene und erleichtern eine genaue Analyse. Dar¨¹ber hinaus entwerfen und entwickeln wir Katalysatoren vor allem auf Kupferbasis.Ihre Stabilit?t muss noch verbessert werden , um ihr industrielles Potenzial auszusch?pfen.

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 aufrechterh?lt. Wie wurde die Reaktion dadurch verbessert?

Victor Mougel: Die superhydrophobe Schicht der Tauchspinne erm?glicht 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 h?here Kohlenwasserstoffproduktion, wobei das Kohlenstoffgas in der N?he 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 f¨¹hrt. Dar¨¹ber hinaus k?nnte diese Forschung zur elektrochemischen Reduktion von N₂ zu Ammoniak f¨¹hren und damit eine CO₂-neutrale Alternative zum Haber-Bosch-Verfahren bieten - ein bedeutender industrieller Fortschritt.