Chinesische Wissenschaftler schlagen eine revolutionäre Strategie gegen urbane Luftverschmutzung vor: Städte, die sich selbst reinigen. Durch Beschichtung von Gebäudefassaden, Straßen und Autokühlern mit katalytischen Materialien sollen Schadstoffe wie Ozon, Feinstaub und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) direkt in der Atmosphäre zersetzt werden – ohne zusätzlichen Energieverbrauch. Die Idee einer „Environmental Catalytic City“ wird in einer Übersichtsarbeit im Journal of Environmental Sciences (DOI: 10.1016/j.jes.2025.02.019) detailliert vorgestellt.
Luftverschmutzung durch Stickoxide, Schwefeldioxid, Ammoniak und VOCs schadet Gesundheit, Ökosystemen und Ernten – und beschleunigt den Klimawandel. Besonders Ozon, ein sekundärer Schadstoff aus Sonnenlicht und Vorläufern, ist in Entwicklungsländern ein Problem. Herkömmliche Emissionskontrollen stoßen an Grenzen: Die Reduktion von VOCs ist zeitaufwendig, und Ozonbildung verläuft nicht-linear.
„Neue Ansätze sind nötig“, erklärt Prof. Hong He vom Research Center for Eco-Environmental Sciences (RCEES) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), Leiter der Studie. „Photokatalyse und Raumtemperatur-Katalyse können Schadstoffe direkt in der offenen Atmosphäre abbauen – ein Booster zur klassischen Emissionsminderung.“
Zwei Technologien im Fokus
- Photokatalyse: Licht erzeugt Elektron-Loch-Paare in Materialien wie Titandioxid (TiO?), die Schadstoffe oxidieren. In Japan und Europa bereits im Einsatz (z. B. selbstreinigende Fenster), doch Stabilität und Kosten bremsen den Durchbruch.
- Raumtemperatur-Katalyse (ohne Licht): Katalysatoren wie TiO? mit Edelmetallen (für Formaldehyd) oder NiFe-Schichtdoppelhydroxide (für Ozon) zersetzen Schadstoffe bei Umgebungstemperatur in Wasser, CO? und Sauerstoff.
Die Stadt als Reaktor
Die Vision: Stabile, grüne Katalysatorbeschichtungen auf allen künstlichen Oberflächen einer Stadt. Gebäude, Asphalt, Fahrzeugradiatoren – überall wirken sie wie ein dezentrales Reinigungssystem. „Die Stadt wird zum Motor mit Selbstreinigungsfunktion“, so He. „Keine Energie, keine Infrastruktur – nur katalytische Chemie.“
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Herausforderungen und Ausblick
Noch fehlen kostengünstige, langlebige Katalysatoren für Ozon und VOCs in niedrigen Konzentrationen. Das Team fordert gezielte Forschung, um die Technologie praxistauglich zu machen.
Die Arbeit entstand mit Forschern vom Institute of Chemistry, Institute of Urban Environment (CAS), Tsinghua University und University of Chinese Academy of Sciences. Gefördert wurde sie durch die National Natural Science Foundation of China und die China Postdoctoral Science Foundation.
„Die katalytische Stadt ist kein ferner Traum“, resümiert He. „Sie ergänzt bestehende Maßnahmen und gibt Städten ein neues Werkzeug gegen die Luftverschmutzungskrise.“
