FCKW-Gase binden Schützt Zucker die Ozonschicht?

Der Schutzschild der Erde hat ein Loch: Damit die Ozonschicht sich wieder erholen kann, müssen klimaschädliche Gase wie FCKWs aus der Atmosphäre entfernt und erst gar nicht dort hineingelassen werden. Ein vielversprechendes Adsorptionsmittel haben nun Forscher aus Mainz und Aschaffenburg vorgestellt. Mit modifizierten Zuckermolekülen wollen sie die FCKW-Gase binden.

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Johannes-Gutenberg-Universität Mainz

Mainz – Vor wenigen Jahrzehnten war das Gas Freon 11 noch in vielen Kühlschränken als Kühlmittel im Einsatz und wurde als Treibmittel für Polyurethanschäume verwendet. Das Problem: Wenn Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wie Freon 11 in die höhere Atmosphäre gelangen, schädigen sie die schützende Ozonschicht dort und führen zur Bildung des Ozonlochs. Zudem weist Freon 11 ein 4.750-fach höheres Treibhauspotenzial als Kohlendioxid auf und trägt somit zusätzlich zur globalen Erderwärmung bei.

Obwohl die Produktion und der Handel mit diesem FCKW durch das Montrealer Protokoll Ende der 1980er-Jahre verboten wurden, wird es heute noch beim Recycling von alten Kühlgeräten freigesetzt und sogar auf dem Schwarzmarkt gehandelt. Darüber hinaus erregte die ozonabbauende Substanz kürzlich die wissenschaftliche und mediale Aufmerksamkeit: Eine Studie in der Zeitschrift Nature berichtete über ein alarmierendes Wiederauftreten und einen starken Anstieg der globalen Freon-11-Freisetzung, die einer umfangreichen illegalen Produktion und Nutzung dieser Substanz in chinesischen Polyurethanschaumfabriken zugeordnet werden konnte [1].

Dies zeigt, dass eine effektive Adsorption und Früherkennung von Freon 11 immer noch wichtig ist. „Ein angemessener Umgang mit diesem umweltschädlichen Stoff ist nicht nur von großem wissenschaftlichen, sondern vor allem auch von öffentlichem Interesse“, sagt Prof. Dr. Siegfried Waldvogel von der der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Korrespondenzautor der Studie.

Zuckermoleküle binden FCKW-Gase

Damit das verbotene Gas nicht den stratosphärischen UV-Schutz in der Atmosphäre schädigt, haben Mainzer und Aschaffenburger Wissenschaftler nun einen neuen Lösungsansatz vorgestellt: Mit modifizierten zyklischen Zuckermolekülen – so genanntem per-methyliertem α-Cyclodextrin – wollen sie Freon 11 sowohl aus der Luft als auch aus der Flüssigphase effektiv binden, damit das umweltschädliche Treibmittel gar nicht erst in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Der Prozess der Freon-11-Bindung ist den Forschern zufolge reversibel und das Adsorptionsmittel kann unter kontrollierten Bedingungen vollständig regeneriert und wiederverwendet werden. Es handelt sich somit um eine nachhaltige und umweltfreundliche Methode, um die stark ozonabbauenden FCKW-Gase beispielsweise direkt bei der Verschrottung von Altkühlgeräten zu binden.

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Hochschule Aschaffenburg dieses Konzept auf ein optisches Sensorgerät übertragen und damit niedrige Freon-11-Konzentrationen schnell und zuverlässig nachweisen.

Literatur:

[1] Stephen A. Montzka, Geoff S. Dutton, Pengfei Yu, Eric Ray, Robert W. Portmann, John S. Daniel, Lambert Kuijpers, Brad D. Hall, Debra Mondeel, Carolina Siso, J. David Nance, Matt Rigby, Alistair J. Manning, Lei Hu, Fred Moore, Ben R. Miller & James W. Elkins: An unexpected and persistent increase in global emissions of ozone-depleting CFC-11. Nature volume 557, pages 413–417 (2018); DOI: 10.1038/s41586-018-0106-2

Originalpublikation: D. Ryvlin et al.: Methyl‐Substituted α‐Cyclodextrin as Affinity Material for Storage, Separation, and Detection of Trichlorofluoromethane. Global Challenges, Volume 2, Issue 8 August 2018; DOI: 10.1002/gch2.201800057

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