Zikaden singen in den Platanen oben auf dem Campus der Columbia University. Einige Stockwerke weiter unten im Keller der Ingenieurswissenschaften beschäftigt sich Klaus Lackner ebenfalls mit Bäumen – mit künstlichen allerdings. In seinen Händen hält er ein bürstenartiges Gebilde, das an den Zweig eines Tannenbaums erinnert.
"Die Bäume, die da draußen stehen, die haben Blätter. Und der Wind bläst über diese Blätter. Und die nehmen einen kleinen Teil des CO2, das in der Luft ist, heraus und verbrauchen es, um Photosynthese zu machen. Und was wir entwickeln, ist ein Material, das so ähnlich wie ein Blatt CO2 aus der Luft aufnimmt. Im Gegensatz zu einem Baum wird es nicht weiter durch Photosynthese verarbeitet, sondern das bleibt einfach an dem Blatt haften, bis das Material sich mit CO2 voll geladen hat."
In regelmäßigen Abständen müssen diese künstlichen Blätter daher von dem Kohlendioxid wieder befreit werden, sagt der aus Deutschland stammende Physiker. Er macht sich dabei eine chemische Eigenschaft des Kohlendioxids zu Nutze: dessen saure Natur. Und da sich Gegensätze anziehen, bindet sich das Gas besonders gerne an alkalische Verbindungen, an Basen. Die Herausforderung für die Forscher aus New York bestand nun darin, für das CO2 eine Partnerin zu finden, die es zwar bindet, aber keine allzu feste Beziehung mit ihm eingeht - damit die Trennung hinterher nicht zu viel Energie verschlingt. Eine bestimmte Art von Kunststoff hat sich dazu als höchst brauchbar erwiesen: ein Harz, das in ähnlicher Form auch in Wasserfiltern benutzt wird. Es lässt sich zu Nadeln, Fäden oder tapetenartigen Bahnen verarbeiten und kann CO2 absorbieren.
"Wir lassen das in der Luft trocken stehen. Der Wind bläst drüber, es füllt sich mit CO2. Dann tun wir es in eine Kammer, wo wir die Luft rausnehmen, und dann machen wir’s nass."
Dadurch löst sich das Kohlendioxid wieder von dem Harz. Anschließend wird es verflüssigt und kann beispielsweise in den Untergrund gepumpt oder chemisch in Mineralien umgewandelt werden. Bei künftigen Anwendungen muss das Verfahren deshalb mit solchen Methoden konkurrieren, bei denen das Treibhausgas direkt im Kraftwerk eingefangen wird. Weil dort die Konzentration des Kohlendioxids sehr viel höher ist, sollte das eigentlich leichter gelingen. Das sei aber gar nicht der kritische Punkt, sagt Klaus Lackner. Das CO2-liebende Harz kommt auch mit geringen Gasmengen aus. Schwieriger sei es, das gebundene Kohlendioxid wieder dem Kunststoff-Absorber zu entreißen.
"Die Methode, das CO2 wieder von dem Absorber loszumachen, wird mehr kosten als in einem Kraftwerk. Aber nur etwas mehr, nicht viel mehr. Und deshalb haben wir gesagt: Im Ganzen sind die Kosten ein wenig höher. Deshalb meine ich, wir können nicht mit einem Kraftwerk konkurrieren. Aber wir können das CO2 von einem Auto oder einem Flugzeug einsammeln."
Und einen weiteren Vorteil haben die künstlichen Bäume: sie lassen sich leicht transportieren. Ein einzelnes Modul ist ungefähr so groß wie eine Matratze.
"30 von denen können dann in 24 Stunden ungefähr eine Tonne CO2 einsammeln. Das heißt, der ganze Apparat passt in einen Übersee-Container und kann daher mit einem Lastwagen dorthin gebracht werden, wo man das CO2 einsammeln will."
Und dafür bieten sich natürlich Orte an, wo man es leicht entsorgen kann. So könnte das Kohlendioxid in bestimmten Gesteinsformationen gespeichert werden. Im November des vergangenen Jahres hatten Geochemiker, ebenfalls von der Columbia University, im Fachblatt "PNAS" darauf hingewiesen, dass bestimmte Silikatmineralien im Oman große Mengen Kohlendioxid dauerhaft binden können. Bleibt die Frage: Warum sollte man mit großem Aufwand künstliche Bäume fabrizieren, während natürliche Bäume einfach nur gepflanzt werden müssen und dann von alleine wachsen. Dazu Klaus Lackner:
"Ein künstlicher Baum von einer gewissen Größe kann ungefähr 1000 Mal so viel CO2 einsammeln wie ein natürlicher Baum."
Das heißt natürlich auch: Ein künstlicher Baum braucht deutlich weniger Platz als sein natürliches Äquivalent. Und konkurriert damit weniger stark um landwirtschaftliche Flächen, die für die Produktion von Lebensmitteln gebraucht werden.
"Die Bäume, die da draußen stehen, die haben Blätter. Und der Wind bläst über diese Blätter. Und die nehmen einen kleinen Teil des CO2, das in der Luft ist, heraus und verbrauchen es, um Photosynthese zu machen. Und was wir entwickeln, ist ein Material, das so ähnlich wie ein Blatt CO2 aus der Luft aufnimmt. Im Gegensatz zu einem Baum wird es nicht weiter durch Photosynthese verarbeitet, sondern das bleibt einfach an dem Blatt haften, bis das Material sich mit CO2 voll geladen hat."
In regelmäßigen Abständen müssen diese künstlichen Blätter daher von dem Kohlendioxid wieder befreit werden, sagt der aus Deutschland stammende Physiker. Er macht sich dabei eine chemische Eigenschaft des Kohlendioxids zu Nutze: dessen saure Natur. Und da sich Gegensätze anziehen, bindet sich das Gas besonders gerne an alkalische Verbindungen, an Basen. Die Herausforderung für die Forscher aus New York bestand nun darin, für das CO2 eine Partnerin zu finden, die es zwar bindet, aber keine allzu feste Beziehung mit ihm eingeht - damit die Trennung hinterher nicht zu viel Energie verschlingt. Eine bestimmte Art von Kunststoff hat sich dazu als höchst brauchbar erwiesen: ein Harz, das in ähnlicher Form auch in Wasserfiltern benutzt wird. Es lässt sich zu Nadeln, Fäden oder tapetenartigen Bahnen verarbeiten und kann CO2 absorbieren.
"Wir lassen das in der Luft trocken stehen. Der Wind bläst drüber, es füllt sich mit CO2. Dann tun wir es in eine Kammer, wo wir die Luft rausnehmen, und dann machen wir’s nass."
Dadurch löst sich das Kohlendioxid wieder von dem Harz. Anschließend wird es verflüssigt und kann beispielsweise in den Untergrund gepumpt oder chemisch in Mineralien umgewandelt werden. Bei künftigen Anwendungen muss das Verfahren deshalb mit solchen Methoden konkurrieren, bei denen das Treibhausgas direkt im Kraftwerk eingefangen wird. Weil dort die Konzentration des Kohlendioxids sehr viel höher ist, sollte das eigentlich leichter gelingen. Das sei aber gar nicht der kritische Punkt, sagt Klaus Lackner. Das CO2-liebende Harz kommt auch mit geringen Gasmengen aus. Schwieriger sei es, das gebundene Kohlendioxid wieder dem Kunststoff-Absorber zu entreißen.
"Die Methode, das CO2 wieder von dem Absorber loszumachen, wird mehr kosten als in einem Kraftwerk. Aber nur etwas mehr, nicht viel mehr. Und deshalb haben wir gesagt: Im Ganzen sind die Kosten ein wenig höher. Deshalb meine ich, wir können nicht mit einem Kraftwerk konkurrieren. Aber wir können das CO2 von einem Auto oder einem Flugzeug einsammeln."
Und einen weiteren Vorteil haben die künstlichen Bäume: sie lassen sich leicht transportieren. Ein einzelnes Modul ist ungefähr so groß wie eine Matratze.
"30 von denen können dann in 24 Stunden ungefähr eine Tonne CO2 einsammeln. Das heißt, der ganze Apparat passt in einen Übersee-Container und kann daher mit einem Lastwagen dorthin gebracht werden, wo man das CO2 einsammeln will."
Und dafür bieten sich natürlich Orte an, wo man es leicht entsorgen kann. So könnte das Kohlendioxid in bestimmten Gesteinsformationen gespeichert werden. Im November des vergangenen Jahres hatten Geochemiker, ebenfalls von der Columbia University, im Fachblatt "PNAS" darauf hingewiesen, dass bestimmte Silikatmineralien im Oman große Mengen Kohlendioxid dauerhaft binden können. Bleibt die Frage: Warum sollte man mit großem Aufwand künstliche Bäume fabrizieren, während natürliche Bäume einfach nur gepflanzt werden müssen und dann von alleine wachsen. Dazu Klaus Lackner:
"Ein künstlicher Baum von einer gewissen Größe kann ungefähr 1000 Mal so viel CO2 einsammeln wie ein natürlicher Baum."
Das heißt natürlich auch: Ein künstlicher Baum braucht deutlich weniger Platz als sein natürliches Äquivalent. Und konkurriert damit weniger stark um landwirtschaftliche Flächen, die für die Produktion von Lebensmitteln gebraucht werden.