Ein neuer Elektrodentyp entfernt 80 bis 90 Prozent des gelösten Kohlenstoffs aus Meerwasser und bindet ihn als Kalkstein. Entwickelt hat ihn ein Team des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) gemeinsam mit einer Gruppe des Massachusetts Institute of Technology. Die Arbeit erschien im Fachjournal "Advanced Energy Materials".

Der Ozean ist der größte Kohlenstoffspeicher der Erde. Er nimmt rund 30 Prozent des von Menschen ausgestoßenen Kohlendioxids auf. Entzieht man dem Wasser gelösten Kohlenstoff, kann es neues Gas aus der Luft aufnehmen. Genau darauf zielt das Verfahren, das die Forschenden elektrochemische Ozean-Abscheidung nennen, kurz e-DOC. Strom verschiebt den pH-Wert des Meerwassers ins Alkalische. Der gelöste Kohlenstoff fällt dann als Calciumcarbonat aus. Dieser Kalk kehrt nicht in die Atmosphäre zurück.

Bisher scheiterten solche Anlagen an ihrem eigenen Produkt. Der frisch gebildete Kalk legte sich auf die Elektroden und blockierte die Reaktion. Die Systeme mussten häufig gereinigt oder ersetzt werden. Das kostete Energie und Geld.

Wasserstoffblasen als Bürste

Die Lösung des Teams ist eine hohle Faser. Ihre Außenhülle besteht aus porösem Edelstahl und dient als Arbeitselektrode. Im Inneren strömt Meerwasser an Drähten aus Platin und Iridium vorbei. Der dort entstehende Wasserstoff sprudelt durch die poröse Hülle nach außen. Diese Blasen wirken wie eine Bürste und halten die Oberfläche frei. Der Kalk bildet sich deshalb neben der Elektrode statt auf ihr. Alle zwei bis drei Stunden erhöhen die Forschenden zusätzlich für eine Zehntelsekunde den Wasserdruck. Der Stoß spült Ablagerungen fort.

Getestet wurde das System zuerst im Labor mit künstlichem Meerwasser, danach vor der koreanischen Insel Jeju. Dort lief es nach Angaben der Gruppe mehr als 120 Stunden ohne deutlichen Leistungsabfall. In einem 100-stündigen Versuch behandelte die Faser 40 Liter Meerwasser bei einer Stromdichte von rund 20 Milliampere pro Quadratzentimeter. Der Stromverbrauch lag um bis zu 54 Prozent unter dem vergleichbarer Verfahren. Nebenbei entstehen reiner Wasserstoff und Magnesiumhydroxid, ein Rohstoff für die Industrie.

"Das elektrochemische Direct Ocean Capture eröffnet einen gangbaren Weg zur Dekarbonisierung im Gigatonnen-Maßstab", schreiben Erstautor Inhwan Park und seine Kollegen. Studienleiter Dong-Yeun Koh vom KAIST erwartet, dass die Technik die Kommerzialisierung mariner CO2-Entnahme beschleunigt.

Zwischen Labor und Gigatonne liegt allerdings eine große Lücke. 40 Liter behandeltes Meerwasser und 120 Betriebsstunden sind ein Machbarkeitsnachweis, keine Anlage. Die Fasern lassen sich zu Bündeln zusammenfassen und auf Schiffen oder Offshore-Plattformen installieren, teilt das KAIST mit. Wie sich der anfallende Kalk in großem Maßstab verwerten oder lagern lässt, klärt die Studie nicht.