Die meisten Direct-Air-Capture-Systeme arbeiten wie ein umkehrbarer Filter: Luft strömt durch Granulat oder eine Flüssigkeit, die CO2 absorbiert; anschließend wird Wärme zugeführt, um das Gas in einem konzentrierten Strom freizusetzen. Ein Team der University of Delaware unter Leitung von James Buchen hat nun eine batteriebasierte Alternative demonstriert, die laut den Autoren tragfähiger ist als frühere elektrochemische Ansätze – und vor allem weniger energiehungrig.
Die in Nature Energy veröffentlichte Chemie funktioniert wie eine Wippe. Am Kathod entstehendes Hydroxid reagiert mit CO2 und wandelt es in Karbonat oder Bikarbonat um, das eine Separator-Membran zur Anode passiert. Dort kehrt der niedrigere pH-Wert die Reaktion um: Karbonat wird wieder zu CO2-Gas. Die Kathode erzeugt Hydroxid, die Anode verbraucht es.
Beide Elektroden bestehen aus Nickelhydroxid – dasselbe Material wie die Kathode alter Nickel-Metallhydrid-Akkus. Doch dies ist kein Akku, den man lädt, um ein Telefon zu betreiben; es ist ein chemischer Pendelverkehr. Legt man Spannung in eine Richtung an, wird Hydroxid zur Anode getrieben; kehrt man sie um, wird die alte Anode zur neuen Kathode und dieselbe Chemie läuft rückwärts – während die Zelle durchgehend CO2 durch sich hindurchzieht.
Das Laborgerät stapelte neun Zellen von je etwa halber A4-Größe; ein Gebläse drückte Luft durch gewundene Kanäle, die aus der Brennstoffzellentechnik stammen. Es verbrauchte rund 0,8 Megawattstunden pro Tonne abgeschiedenen CO2. Bestehende Anlagen zur Abscheidung aus Umgebungsluft liegen bei etwa 1,5 bis 3 MWh pro Tonne.
Das Paper skizziert auch die Ökonomie. Mehrere Autoren gehören zu RepAir Carbon, einem auf der Technologie aufbauenden Startup. Sie schätzen eine erste kleine Pilotanlage auf rund 566 Dollar pro Tonne und projizieren mithilfe der Lernrate der Lithium-Ionen-Industrie und üblicher Kostenskalierung zwei Generationen voraus: Eine Anlage mit tausendfacher Pilotkapazität könnte 92 Dollar pro Tonne erreichen. Climeworks peilt bis 2030 250 bis 350 Dollar pro Tonne an – und hat gezeigt, wie schwer optimistische Skalierungsprojektionen zu erfüllen sind. Die Marke von 100 Dollar pro Tonne ist seit Langem das Ziel der Branche.
