Bahnbrechende sauberere Technologie soll landwirtschaftliche Emissionen verändern

von Mateo Gonzalez
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Methane Reduction Technology

Eine Innenansicht des MEPS-Reaktors (Methane Eradication Photochemical System) zeigt, wie durch UV-Licht erzeugte Chloratome mit Methangas interagieren. Dank geht an Morten Krogsbøll für das Bild.

In einer bahnbrechenden Studie hat das Team der Universität Kopenhagen Licht und Chlor genutzt, um niedrig konzentriertes Methan effektiv aus der Luft zu entfernen. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für die potenzielle Beseitigung von Treibhausgasen aus Umgebungen wie Viehgehegen, Biogasanlagen und Kläranlagen und trägt so zum Klimaschutz bei.

Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) erkennt an, dass die Reduzierung der Methanemissionen von entscheidender Bedeutung für die sofortige Verlangsamung des globalen Temperaturanstiegs ist. Methan, ein im Vergleich zu CO2 bis zu 85-mal schädlicheres Treibhausgas, wird überwiegend durch menschliche Aktivitäten emittiert, insbesondere durch Viehzucht und die Produktion fossiler Brennstoffe.

Innovativer Ansatz zur Methanreduzierung

Die Fakultät für Chemie der Universität Kopenhagen hat zusammen mit Ambient Carbon, einem Spin-out-Unternehmen, eine neuartige Methode zur Gewinnung von Methan aus der Luft entwickelt.

Professor Matthew Stanley Johnson von der UCPH, ein führendes Unternehmen auf dem Gebiet der Atmosphärenchemie, erklärte: „Ein erheblicher Teil der Methanemissionen stammt aus zahlreichen Quellen mit geringer Konzentration wie Rinder- und Schweineställen, deren Eindämmung bisher schwierig war.“ Unser jüngster Fortschritt zeigt jedoch, dass die Methanentfernung mithilfe unserer speziell angefertigten Reaktionskammer machbar ist.“

Das Team konstruierte eine Reaktionskammer, die den natürlichen Abbauprozess von Methan beschleunigt. Dieses System mit dem Namen Methane Eradication Photochemical System (MEPS) beschleunigt den Methanabbau um das 100-Millionen-fache im Vergleich zu seiner natürlichen Geschwindigkeit.
Der Dank geht an Michael Skov Jensen von SCIENCE/KU für diese Informationen.

Professor Johnson hat diese Erkenntnisse auf der COP 28 in Dubai und der National Academy of Sciences in Washington DC geteilt, die die US-Regierung in Wissenschaft und Technologie berät.

Methanreinigung mittels Reaktor

Typischerweise kann Methan in der Luft verbrannt werden, wenn seine Konzentration über 4 Prozent liegt. Die meisten vom Menschen verursachten Emissionen liegen jedoch unter 0,1 Prozent und sind somit nicht brennbar.

Um dem entgegenzuwirken, entwickelten die Forscher eine Reaktionskammer, die einer länglichen Metallbox ähnelt, die mit zahlreichen Schläuchen und Instrumenten ausgestattet ist. Diese Kammer ermöglicht eine chemische Reaktionssequenz, die schließlich Methan abbaut.

Der MEPS-Mechanismus nutzt UV-Licht und durch Elektrolyse erzeugtes Chlorgas, um Methan vor Ort zu beseitigen. Dank an Matthew Stanley Johnson, Fachbereich Chemie, Universität Kopenhagen.

„Jüngste Experimente haben gezeigt, dass unsere Kammer 58 Prozent des Methans aus der Luft entfernen kann, wobei Laborverbesserungen diesen Wert auf 88 Prozent steigern können“, bemerkt Matthew Stanley Johnson.

Die Rolle von Chlor

Chlor spielt bei dieser Entdeckung eine zentrale Rolle. Die Kombination mit Licht ermöglicht eine effizientere Entfernung von Methan aus der Luft als der atmosphärische Prozess, der normalerweise 10–12 Jahre dauert.

Im MEPS-Reaktor interagieren Chlormoleküle mit Methangas in einer Kammer, und die Einwirkung von UV-Licht führt zur Spaltung dieser Moleküle, wodurch Chloratome entstehen.

„Diese Chloratome lösen eine Reaktion aus und zersetzen Methan etwa 100 Millionen Mal schneller als natürlich“, erklärt Johnson.

Methodenübersicht

Diese MEPS genannte Methode beschleunigt den natürlichen Abbauprozess von Methan drastisch.

In der Kammer erzeugte Chloratome entreißen Methan ein Wasserstoffatom und führen zu dessen Zersetzung. Das entstehende Chlorprodukt (Salzsäure) wird dann aufgefangen und in der Kammer wiederverwendet.

Methan wird in Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) umgewandelt, was den atmosphärischen Prozess widerspiegelt.

Zukunftsaussichten: Bekämpfung von Emissionen in Landwirtschaft und Abfall

Die Fakultät für Chemie soll einen 40-Fuß-Transportcontainer erhalten, der einen größeren Prototyp der im Labor gebauten Reaktionskammer beherbergen wird. Dieser „Methanreiniger“ könnte möglicherweise in Lüftungssysteme in Viehställen integriert werden.

„Angesichts der Tatsache, dass moderne Tierhaltungsbetriebe bereits Ammoniak aus der Luft extrahieren, ist die Integration der Methanentfernung in diese Luftreinigungssysteme ein logischer Schritt“, schlägt Professor Johnson vor.

Dieser Ansatz ist auch auf Biogas- und Abwasseraufbereitungsanlagen anwendbar, die nach der Rinderproduktion bedeutende Methanemissionsquellen in Dänemark darstellen.

In der Vorphase dieser Forschung wurde die Methanleckage aus verschiedenen Viehställen, Kläranlagen und Biogasanlagen in ganz Dänemark gemessen.

„Dänemark, ein führendes Unternehmen in der Biogasproduktion, steht vor einer Herausforderung, da selbst geringfügige Methanlecks aus diesem Prozess die Klimavorteile zunichte machen können“, schließt Johnson.

Diese Forschung wurde in der Zeitschrift Environmental Research Letters veröffentlicht.

Zusätzliche Informationen zu Methan (CH4)

Methan erfordert eine Konzentration über 4% oder 40.000 ppm, um entflammbar und somit durch Verbrennen entfernbar zu sein. Die meisten vom Menschen verursachten Emissionen liegen unter 0,1 Prozent.

Das IPCC bestätigt, dass die Reduzierung der Methanemissionen den Anstieg der globalen Temperaturen sofort verlangsamen wird.

Methan, ein natürliches Nebenprodukt aus Quellen wie Feuchtgebieten und menschlichen Aktivitäten wie Nahrungsmittelproduktion und Erdgas, ist für ein Drittel der klimaschädlichen Treibhausgase verantwortlich.

Es dauert etwa 10–12 Jahre, bis sich Methan auf natürliche Weise zersetzt

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Methanreduktionstechnologie

Was ist das Methane Eradikation Photochemical System (MEPS)?

MEPS ist eine innovative Technologie, die von der Universität Kopenhagen und Ambient Carbon entwickelt wurde und darauf abzielt, niedrig konzentriertes Methan in der Luft schnell abzubauen. Es nutzt eine Kombination aus UV-Licht und Chlor in einer Reaktionskammer, um Methan 100 Millionen Mal schneller abzubauen als sein natürlicher Abbauprozess in der Atmosphäre.

Wie reduziert der MEPS-Reaktor die Methanemissionen?

Der MEPS-Reaktor funktioniert durch die Einführung von Chlormolekülen und Methangas in eine Reaktionskammer. Anschließend wird UV-Licht auf die Chlormoleküle gestrahlt, wodurch diese in Atome gespalten werden, die mit Methan reagieren und es in Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegen. Dieser Prozess ist deutlich schneller und effizienter als der natürliche atmosphärische Abbau von Methan.

Welche Bedeutung hat Chlor in der MEPS-Technologie?

Chlor spielt eine entscheidende Rolle im MEPS-System. Es wird zusammen mit Lichtenergie verwendet, um eine chemische Reaktion auszulösen, die Methan viel schneller abbaut, als es in der Atmosphäre natürlich vorkommt. Diese beschleunigte Reaktion trägt zur effizienten Entfernung von Methan aus der Luft bei.

Wo kann die MEPS-Technologie eingesetzt werden?

Die MEPS-Technologie bietet potenzielle Anwendungen in verschiedenen Sektoren, insbesondere in der Landwirtschaft und der Abfallwirtschaft. Es kann in bestehende Luftreinigungssysteme in Tierställen, Biogasanlagen und Abwasseraufbereitungsanlagen integriert werden und trägt so dazu bei, die Methanemissionen aus diesen Quellen deutlich zu reduzieren.

Welche Umweltvorteile bietet der Einsatz der MEPS-Technologie?

Die MEPS-Technologie bietet erhebliche Vorteile für die Umwelt, indem sie die Methanemissionen, ein starkes Treibhausgas, effizient reduziert. Diese Reduzierung ist im Kampf gegen den Klimawandel von entscheidender Bedeutung, da Methan einen wesentlich größeren Einfluss auf die globale Erwärmung hat als Kohlendioxid. Die Reduzierung der Methanemissionen kann zu einer sofortigen Verringerung des Anstiegs der globalen Temperaturen führen.

Mehr über Methan-Reduktionstechnologie

  • Universität Kopenhagen
  • Umweltforschungsbriefe
  • Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC)
  • Photochemisches System zur Methanvernichtung (MEPS)
  • Methanemissionen und Klimawandel
  • Technologien zur Reduzierung von Treibhausgasen
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  • Biogasproduktion und Methankontrolle
  • Abwasserbehandlung und Reduzierung der Methanemissionen
  • Matthew Stanley Johnsons Forschung zur Methanreduktion

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5 Kommentare

Mike Smith Dezember 19, 2023 - 6:14 am

Ich bin kein Wissenschaftler, aber das klingt nach einer großen Sache für den Klimawandel, insbesondere da Methan als Treibhausgas so schädlich ist. Ein großes Lob an das Team der Universität Kopenhagen!

Antwort
Sarah Johnson Dezember 19, 2023 - 1:15 pm

Interessante Lektüre, aber ich frage mich, wie praktisch diese MEPS-Technologie im großen Maßstab ist? Es scheint, als könnte die Implementierung in all den verschiedenen von ihnen erwähnten Umgebungen kompliziert sein.

Antwort
Alex Martinez Dezember 19, 2023 - 2:59 pm

Ich bin voll und ganz für die Reduzierung der Methanemissionen, aber wie sieht es mit den Kosten aus? Diese Art von technischen Innovationen sind normalerweise mit einem hohen Preis verbunden. Ich hoffe, dass sie bewältigt werden können.

Antwort
Jane Doe Dezember 19, 2023 - 3:11 pm

Wow, das ist wirklich beeindruckend! Die Art und Weise, wie sie Licht und Chlor verwenden, um Methan abzubauen, ist einfach umwerfend. Schön zu sehen, dass die Wissenschaft beim Umweltschutz solche Fortschritte macht.

Antwort
Emily Thompson Dezember 19, 2023 - 6:37 pm

toller Artikel, aber es gibt eine Menge Fachjargon, der mir einfach nicht in den Sinn gekommen ist. Ich würde gerne eine einfachere Erklärung für uns Nicht-Wissenschaftler sehen.

Antwort

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