Abscheidung von Kohlendioxid: Perspektiven für neue Materialien

Der stark ansteigende Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre ist eines der drängendsten Umweltprobleme unserer Zeit. Eine Option zur Verringerung anthropogener CO₂‐Emissionen ist die Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage, CCS) an Punktquellen wie Kraftwerken. Durch diese Sequestrierung steigt allerdings der Energiebedarf der Kraftwerke um 25–40 %. Wir berichten hier über die Technologien zur Abscheidung, die zur Verringerung der CO₂‐Emissionen wahrscheinlich am besten geeignet sind. Dazu zählen Postcombustion‐Verfahren, bei denen die Abscheidung nach der Verbrennung stattfindet (vor allem die CO₂/N₂‐Separation), Precombustion‐Verfahren, bei denen CO₂/H₂‐Gemische eingesetzt werden, und die Konditionierung von Erdgas (CO₂/CH₄). Der Schlüssel zu deutlichen Fortschritten sind bessere Trennmittel zur Separation. Wir werden hier aktuelle Entwicklungen und neuartige Konzepte zur CO₂‐Abtrennung durch Lösungsmittel‐Absorption, chemische und physikalische Adsorption und Membranen schildern und besonders auf Fortschritte auf dem wachsenden Gebiet Metall‐organischer Gerüste eingehen.     

Hydrolytic Transformation of Microporous Metal–Organic Frameworks to Hierarchical Micro‐ and Mesoporous MOFs

A new approach to the synthesis of hierarchical micro‐ and mesoporous MOFs from microporous MOFs involves a simple hydrolytic post‐synthetic procedure. As a proof of concept, a new microporous MOF, POST‐66(Y), was synthesized and its transformation into a hierarchical micro‐ and mesoporous MOF by water treatment was studied. This method produced mesopores in the range of 3 to 20 nm in the MOF while maintaining the original microporous structure, at least in part. The degree of micro‐ and mesoporosity can be controlled by adjusting the time and temperature of hydrolysis. The resulting hierarchical porous MOF, POST‐66(Y)‐wt, can be utilized to encapsulate nanometer‐sized guests such as proteins, and the enhanced stability and recyclability of an encapsulated enzyme is demonstrated.