Ein Forscherteam der Rice University rund um die Projektleiterin Naomi Halas haben eine Methode erfunden mit der saures Erdgas in Wasserstoff umgewandelt werden kann. Das Erdgas bildet sich in Raffinerien bei der Gewinnung des wertvollen Energieträgers und wird als Schwefelwasserstoff oder saures Erdgas bezeichnet, weil es unangenehm nach faulen Eiern stinkt.
Der Schwefelwasserstoff wird nach Erklärung der Wissenschaftler mit Licht und Nanopartikeln aus Gold in Wasserstoff und reinen Schwefel aufgespalten. Die Trennung der beiden Stoffe erfolgt in einer einzigen Arbeitsphase, bei der Katalysator aus Gold-Nanopartikeln zum Einsatz kommt. Licht dient als Energielieferant zur Realisierung des Spaltungsprozesses.
Laut Naomi Halas führen Schwefelwasserstoffemissionen zu hohen Bußgeldern für die Industrie, wobei auch deren Behandlung sehr kostenintensiv ist. Die Forscherin verdiente sich Meriten in der Nanophotonik und ihr Labor zeichnet schon jahrelang für die Entwicklung wirtschaftlich nutzbarer lichtaktivierter Nanokatalysatoren verantwortlich.
Die Verwendung der plasmonischen Fotokatalyse kostet deutlich weniger als die bisherige Technik zur Entschärfung des Problems und zugleich entsteht dabei ein hochwertiges Produkt. In der Quantenmechanik erzeugte Schwingungen in Festkörpern werden als Plasmonen beschrieben.
Elektronen als Schlüssel
Auf der Oberfläche von Siliziumdioxidpulver setzte Halas Forscherteam mikroskopische Goldinseln auf. Der Durchmesser der Inseln beläuft sich auf nur auf ein zehn Millionstel Millimeter, weshalb die Materialkosten fast keine Rolle spielen. Die Inseln arbeiten mit ausgewählten Wellenlängen des sichtbaren Lichts zusammen, ohne dass sie verbraucht werden.
Bei diesem Vorgang entstehen Elektronen hoher Energie, die kurzlebig sind und den Schwefelwasserstoff spalten. Als Lichtquelle setzen die versierten Forscher auf stromsparende Leuchtdioden. Alternativ kann Sonnenlicht genutzt werden, was die Kosten weiter senkt und sich somit positiv auf die Gesamtkosten auswirkt.
Das Houstoner Start-Up Syzygy Plasmonic lizenzierte die plasmonische Schwefelwasserstoff-Spaltung, zählt 60 Mitarbeiter und Halas zählt zu den Gründern. Das spannende Verfahren kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, kostengünstig Wasserstoff aus saurem Erdgas zu gewinnen. Bis zum breiten kommerziellen Einsatz der Technologie wird es noch Jahre dauern und langfristig zu einer Kostensenkung bei der Wasserstoffgewinnung führen.
Die Kosten für die Gewinnung des Wasserstoffs sind bei den aktuellen bekannten Verfahren noch relativ hoch, doch neue Verfahren werden der Energiewende zum Erfolg verhelfen.
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