Intelligente CO2-Abscheidung und -Freisetzung sowie ein Einblick in die biologische Evolution anhand ihrer Eigenschaften

Warum Kohlendioxid und einfaches Wasser für uns alle wichtig sind

Das ansteigende Kohlendioxid (CO2) durch das Verbrennen von Kohle, Öl und Gas erwärmt den Planeten und treibt extreme Wetterereignisse an. Die meisten vorgeschlagenen Hightech-Lösungen, um CO2 wieder aus der Luft zu entfernen, sind kostspielig oder komplex. Diese Studie untersucht einen überraschend einfachen Verbündeten im Kampf gegen den Klimawandel: gewöhnliches Wasser. Indem sie die natürliche Neigung des Wassers, CO2 zu lösen, geschickt nutzen, skizzieren die Autoren ein „intelligentes“ System, das CO2 kontrolliert aufnehmen, transportieren und freisetzen kann und damit potenziell einen günstigeren und sichereren Weg zur großflächigen Reinigung unserer Atmosphäre bietet.

Ein neuer Blick auf ein bekanntes Klima­problem

Das Papier beginnt mit einer Neubewertung, wie sehr unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen die Luft verändert hat. Selbst wenn Länder ihre Zusagen erfüllen, bis zur Mitte des Jahrhunderts „Netto‑Null“-Emissionen zu erreichen, wird das bereits in der Atmosphäre vorhandene CO2 den Planeten noch Jahrzehnte weiter erwärmen. Bestehende Abscheidemethoden beruhen oft auf synthetischen Chemikalien wie Aminen oder auf exotischen Materialien und Membranen. Diese Ansätze können funktionieren, sind aber tendenziell teuer, energieintensiv und teils giftig, was ihre breite Anwendung einschränkt. Die Autoren argumentieren, dass wir, um einen echten Einschnitt in den globalen CO2-Pegel zu erreichen, eine Methode brauchen, die billig, robust und auf Materialien basiert, die reichlich und sicher genug sind, um nahezu überall eingesetzt zu werden.

Das Wasser tun lassen, was es natürlicherweise tut

CO2 ist unter den gebräuchlichen Gasen insofern ungewöhnlich, als es sich leicht in Wasser löst, während Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Methan kaum löslich sind. Das Team richtete einfache Experimente ein, um zu zeigen, wie stark dieser Effekt sein kann. Wenn eine Plastikgetränkeflasche teilweise mit Wasser und CO2 gefüllt und dann geschüttelt wurde, strömte das CO2 so schnell ins Wasser, dass das Gasvolumen sank und die Flasche innerhalb von Sekunden sichtbar zusammensank. Spritzenexperimente bestätigten, dass ein Großteil des CO2 aus dem Gasraum verschwand und im Wasser gelandet ist, während Wasserstoff und Methan kaum ins Wasser eindrangen. Die Forscher zeigten außerdem, dass kühlere Temperaturen und höhere Drücke mehr CO2 aufnehmen lassen, während Erwärmung des Wassers das Gas wieder entweichen lässt.

Gelöstes Gas in einen nutzbaren Strom verwandeln

CO2 einfach nur zu lösen ist nur der erste Schritt. Die Autoren entwarfen ein zweistufiges System, das Druck, Temperatur und Bewegung nutzt, um CO2 kontrolliert in und aus Wasser in einem Kreislauf zu befördern. In der ersten Stufe wird Abgas aus einer Fabrik oder einem Kraftwerk durch gekühltes, zirkulierendes Wasser unter Druck gebubbelt. CO2 gelangt selektiv ins Wasser und hinterlässt ein saubereres Gasgemisch mit deutlich weniger CO2. In der zweiten Stufe wird das CO2-reiche Wasser in eine warme, niedrigdruckige Kammer geleitet, wo Rühren und Wärme das Gas wieder ausscheiden und einen konzentrierten CO2-Strom erzeugen, der gehandhabt, genutzt oder gespeichert werden kann. Dasselbe Wasser wird dann gekühlt und zurück in die erste Kammer gepumpt, um den Prozess zu wiederholen, wodurch der Bedarf an großen Mengen zusätzlicher Chemikalien entfällt.

Von einfachen Flaschen zu einer intelligenten Abscheideanlage

Aufbauend auf diesen Tests skizzieren die Autoren eine „intelligente“ Abscheide‑ und Freisetzungsanlage, die große Gasströme behandeln könnte. Gewundene Rohre sowie Sprüh‑ oder Mischsysteme vergrößern die Kontaktfläche zwischen Gas und Wasser und erhöhen so die Aufnahmegeschwindigkeit von CO2. In einigen Varianten wird dem zirkulierenden Wasser eine kleine Menge Natriumhydroxid (NaOH) zugesetzt. Dieser Stoff reagiert mit gelöstem CO2 zu stabilen Carbonatsalzen, bindet das Gas und verhindert, dass es bis zur gezielten Freisetzung mit Säure wieder in die Luft zurücktritt. Da NaOH und verwandte Salze aus gewöhnlichem Kochsalz und elektrischer Energie hergestellt werden können, ließe sich das gesamte System mit erneuerbarer Energie und bestehenden industriellen Strömen integrieren und würde viele der Sicherheitsprobleme vermeiden, die mit aminhaltigen Systemen verbunden sind.

Was das für Klima und Leben bedeuten könnte

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das alltägliche Verhalten des Wassers — seine Fähigkeit, CO2 bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck aufzunehmen und es bei Erwärmung wieder freizugeben — sich zu einem flexiblen Werkzeug für Klimaschutzmaßnahmen formen lässt. Eine gut konzipierte wasserbasierte Anlage könnte CO2 aus Abgasen oder sogar aus der Außenluft entfernen und dabei weit verbreitete Materialien und relativ moderate Energieeinsätze nutzen. Zwar sind weitere Skalierungen und Tests erforderlich, doch die Arbeit legt nahe, dass ein wichtiger Teil unserer Klimalösung nicht auf exotischer Chemie beruhen muss, sondern darauf, eine einfache Eigenschaft zu nutzen, die das Leben auf der Erde seit Milliarden von Jahren geprägt hat.

Zitation: Sorimachi, K., Tsukada, T. Smart CO₂ capture and release and an insight into biological evolution based on its characteristics. Sci Rep 16, 7392 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39494-4

Schlüsselwörter: Abscheidung von Kohlendioxid, wasserbasierte CO2-Entfernung, Klimawandel, Kohlenstoffkreislauf, Kohlenstoffspeicherung