TIANJIN, China, 14. Oktober 2026 /PRNewswire/ -- Ein Forschungsteam der Universität Tianjin hat eine neue Art von rein organischer Mischmatrixmembran entwickelt, die durch die Kombination von hoher Trennleistung mit Langzeitstabilität und großtechnischer Verarbeitbarkeit einen effizienteren und skalierbareren Ansatz zur Kohlenstoffabscheidung bieten könnte.

Die Studie wurde am 10. Oktober online in Nature Energy veröffentlicht. 7 unter dem Titel „Vollständig organische Mischmatrixmembranen mit einkristallinen kovalenten organischen Gerüsten zur Kohlenstoffabscheidung".

Die Membrantrenntechnik hat aufgrund ihrer potenziellen Vorteile hinsichtlich Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit zunehmend an Bedeutung für die Kohlenstoffabscheidung gewonnen. Die Abtrennung von CO₂ aus industriellen Rauchgasen stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar und erfordert Membranen, die CO₂ schnell transportieren können, gleichzeitig aber andere Gase effektiv abtrennen und eine stabile Leistung über die Zeit gewährleisten.

Bei Mischmatrixmembranen werden die Verarbeitbarkeit von Polymeren mit den effizienten molekularen Transporteigenschaften poröser Füllstoffe kombiniert, ihre Entwicklung wurde jedoch lange Zeit durch Kompatibilitätsprobleme zwischen den beiden Komponenten eingeschränkt. Poröse Partikel können sich in Polymeren aggregieren oder absetzen, während zu starke Wechselwirkungen zwischen Füllstoff und Polymer die Polymerbewegung einschränken oder Transportwege blockieren können.

Um das Problem anzugehen, schlug das Team der Universität Tianjin unter der Leitung der Professoren Jiang Zhongyi und He Guangwei eine Strategie der „Einbettung mit schwacher Interaktion" vor. Anstatt einfach nur die Wechselwirkungen zwischen Füllstoff und Polymer zu verstärken, haben die Forscher die Wechselwirkungen zwischen Füllstoff und Polymer mit denen zwischen den Füllstoffpartikeln in Einklang gebracht.

Durch die Verwendung von einkristallinen kovalenten organischen Gerüsten (COFs) als poröse Füllstoffe erreichte das Team eine gleichmäßige Einlagerung bei hoher Beladung innerhalb einer Polymermatrix. Die so entstandene Membran behielt die Flexibilität und die Verarbeitbarkeit aus Lösung des Polymers bei, während die geordneten Poren der COF-Kristalle effiziente Wege für den CO₂ -Transport boten.

Tests mit simuliertem Rauchgas zeigten einen Anstieg der CO₂-Permeabilität um eine Größenordnung und stellten damit einen neuen Rekord auf. Es zeigte auch eine hohe Langzeitstabilität, wobei die Leistung während des Langzeitbetriebs und unter Bedingungen, die Wasserdampf, Schwefeloxide und Stickoxide enthielten, konstant blieb.

Eine vorläufige techno-ökonomische Analyse schätzte die Kosten der Kohlenstoffabscheidung auf etwa 38 US-Dollar pro Tonne CO₂ unter den in der Studie verwendeten Annahmen.

Die Forscher sagten, diese Arbeit könne eine neue Richtung für molekulare Trennungen mittels Mischmatrixmembranen eröffnen und zukünftige Anwendungen bei der Kohlenstoffabscheidung aus der Stromerzeugung, der Zement- und Stahlproduktion unterstützen.

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Die Exzellenzstrategie von Bund und Ländern stellt die Weichen für die nächste Förderperiode – und verschiebt die Gewichte im deutschen Wissenschaftssystem. Zu den bundesweit fünf neuen Exzellenzstandorten gehören die Technische Universität Darmstadt, die Goethe-Universität Frankfurt und die Johannes Gutenberg-Universität Mainz, die sich als Allianz der Rhein-Main-Universitäten (RMU) durchgesetzt haben. Ebenfalls erfolgreich waren in Nordrhein-Westfalen die Universität zu Köln sowie der Verbund Ruhr Innovation Lab aus TU Dortmund und Ruhr-Universität Bochum.

Für Hessen ist die Entscheidung ein Durchbruch: Erstmals tragen Universitäten des Landes ab 2027 den Titel „Exzellenzuniversität“. Die RMU-Allianz erhält nach Angaben des hessischen Wissenschaftsministeriums über sieben Jahre eine Förderung von insgesamt bis zu 155 Millionen Euro, finanziert zu 75 Prozent vom Bund. Wissenschaftsminister Timon Gremmels spricht von den ersten Exzellenzunis in Hessen und zugleich vom ersten länderübergreifenden Verbund in der Exzellenzstrategie. Ministerpräsident Boris Rhein bezeichnet den Titel als Meilenstein für die Forschungslandschaft des Landes. Ein mittelhessischer Verbund aus den Universitäten Gießen und Marburg blieb im Wettbewerb dagegen ohne Erfolg.

Auch Nordrhein-Westfalen stärkt seine Rolle als Hochburg der Spitzenforschung. Neben der Universität Köln, die den begehrten Status nach einer früheren Förderphase von 2012 bis 2019 zurückerhält, steigt der Verbund aus TU Dortmund und Ruhr-Uni Bochum als Ruhr Innovation Lab in den Kreis der Exzellenzuniversitäten auf. Nach Angaben des Düsseldorfer Wissenschaftsministeriums baut das Land damit seine Führungsposition aus. Die Universität Bonn und die RWTH Aachen hatten ihren Exzellenzstatus bereits im Frühjahr verteidigt, sodass NRW künftig mit vier Standorten vertreten ist. Ministerpräsident Hendrik Wüst wertet dies insbesondere als Signal für die internationale Sichtbarkeit des Ruhrgebiets als Wissenschafts- und Innovationsstandort.

In Bonn gaben Bundesforschungsministerin Dorothee Bär und der niedersächsische Wissenschaftsminister Falko Mohrs als Vize-Vorsitzender der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz (GWK) neben den Standorten in Hessen und NRW auch die Universitäten Freiburg und Jena als neue Exzellenzunis bekannt. Für Einzeluniversitäten sieht das Programm Fördermittel von bis zu 15 Millionen Euro pro Jahr vor, bei Verbünden wie der Rhein-Main-Allianz oder dem Ruhr Innovation Lab können es bis zu 28 Millionen Euro sein. Damit wächst die Riege der Exzellenzuniversitäten, deren bisher neun Standorte – darunter Aachen, Bonn, Dresden, Hamburg, Heidelberg, Karlsruhe, München, Tübingen sowie die Berlin University Alliance – ihre Förderung bereits im Frühjahr um weitere sieben Jahre verlängert hatten. Der Titel ist jeweils an regelmäßige Überprüfungen der Fördervoraussetzungen geknüpft.