Fossile Energieträger klimaschonend zu nutzen ist möglich, wenn das Verbrennungsprodukt Kohlendioxid aus den Abgasen entfernt und in tiefe Erdschichten gepresst wird. Zum Auffangen des Treibhausgases dienten in bisherigen Versuchanlagen meist flüssige Alkylamine, die es chemisch binden. Diese Stoffe sind jedoch giftig und ätzend. Außerdem lässt sich das Kohlendioxid nur durch Erhitzen auf über 100 Grad Celsius für die unterirdische Lagerung wieder freisetzen, was viel Energie kostet.

Gesucht wird deshalb ein Material, welches das Gas aufnimmt wie ein Schwamm, es aber nur schwach bindet und leicht wieder abgibt. Aussichtsreiche Kandidaten sind metallorganische Gerüstverbindungen. Wie sie Kohlendioxid festhalten, hat ein Team um Tom Woo von der University of Ottawa (Kanada) nun an einem Beispiel per Röntgenbeugung untersucht.

Dabei handelt sich um einen Festkörper, in dem Metallatome durch molekulare Abstandhalter zu einer porösen Struktur vernetzt sind. Die Hohlräume enthalten Amine in Form der Verbindung Amitrol. Wie sich zeigte, reagiert das Kohlendioxid mit ihnen nicht wie sonst üblich zum Carbamat, sondern wird nur schwach über elektrostatische Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken gebunden, so dass es sich leicht wieder ablöst.

Tatsächlich besitzt der Absorber zwei Bindungsstellen. Eine entspricht derjenigen für die Bildung des Carbamats. Allerdings bleibt das Kohlendioxid doppelt so weit entfernt wie sonst und reagiert deshalb nicht. Zugleich stabilisiert es eine Bindungsstelle für ein zweites Gasmolekül. Eine solche Kooperation begünstigt die Aufnahme und Abgabe von Gasen und findet sich zum Beispiel auch beim Blutfarbstoff Hämoglobin.

Lars Fischer / Manuela Kuhar