CO2 som drivstoff? Katalysatoroppdagelse gjør utslipp til en mulighet

Methanol er et viktig startmateriale for en mengde kjemiske produkter, inkludert plast og drivstoff. Det blir ofte beskrevet som “en universell forløper for produksjon av et bredt spekter av kjemikalier og materialer,” i hovedsak “kjemiens sveitsiske lommekniv,” som notert av Javier Pérez‑Ramírez, professor i katalyseingeniørfag ved ETH Zürich.

Væsken spiller en nøkkelrolle i overgangen til bærekraftig produksjon av kjemiske produkter og drivstoff, men kun dersom energien som brukes til å produsere hydrogen og drive katalyse genereres på en bærekraftig måte. I så fall kan metanol til slutt produseres på en klimanøytral måte, og gir en miljøvennlig måte å bruke karbondioksid (CO₂) fra atmosfæren.

Imidlertid er konvensjonell metanolproduksjon i stor grad us bærekraftig, ettersom den store majoriteten produseres fra fossile brensler, noe som resulterer i høye utslipp av klimagasser (GHG).

Det kan nå være annerledes, ettersom forskere fra ETH Zürich har utviklet en metode for å syntetisere metanol som kan danne grunnlaget for en fossilfri kjemisk industri. Publisert i Nature, studien¹ beskriver hvordan flytende alkohol kan produseres fra hydrogen og karbondioksid ved bruk av individuelle metallatomer som katalysatorer.

Etter hvert som forskere fortsetter å utforske måter å gjøre kjemiske reaksjoner mer effektive ved hjelp av katalysatorer, kan denne nye metoden fra ETH Zürich-forskere også muliggjøre mer økonomisk bruk av sjeldne og dyre metaller.

Ved å plassere isolerte indiumatomer på et støttemateriale har forskerne utviklet en katalysator som kan omdanne CO₂ og H₂ til metanol mye mer effektivt.

The Carbon Imbalance Creates Challenges & Opportunities

Karbondioksid (CO₂) er en fargeløs, luktfri og ikke‑giftig gass som spiller en vital rolle i jordens naturlige systemer. Planter bruker CO₂ under fotosyntesen for å produsere energirike forbindelser og frigjør oksygen som et biprodukt. Denne prosessen er essensiell for menneskelig overlevelse. CO₂ deltar også i den globale karbonkretsløpet, hvor karbonatomer kontinuerlig beveger seg mellom atmosfæren, jordens overflate og levende organismer.

Til tross for sin naturlige betydning fungerer CO₂ som en betydelig klimagass. Den fanger varmen fra sollys i atmosfæren, og skaper en oppvarmingseffekt som opprettholder temperaturer som er egnet for liv. Uten noen klimagasser ville jorden vært for kald til å bebos. Imidlertid intensiverer økte konsentrasjoner denne oppvarmingen, og driver global oppvarming og klimaendringer.

Karbonsyklusen går kontinuerlig gjennom flere reservoarer: bergarter, sedimenter, atmosfæren og levende organismer. Den kommer tilbake til atmosfæren gjennom respirasjon, nedbrytning av organismer, vulkanske utbrudd og branner. Menneskelige aktiviteter dominerer nå denne balansen. Siden industrialiseringen begynte tidlig på 1800‑tallet, har arealutvikling og forbrenning av fossile brensler generert karbonutslipp langt over det naturlige oppsugingskapasiteten. Som følge har konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren steget kraftig og fortsetter å akselerere.

Globale CO₂-utslipp fra fossile brensler og industri nådde 38,11 milliarder tonn (GtCO₂) i 2025, en økning på mer enn 69 % siden 1990, ifølge data fra Statista. Kina er den største bidragsyteren til disse globale GHG-utslippene, etterfulgt av USA.

Industrialiserings- og økonomisk vekst i de siste tiårene førte til en nesten 450 % økning i CO₂-utslipp i det asiatiske landet de siste tre og et halvt tiår, i kontrast til en 6,1 % nedgang i USA, selv om den nordamerikanske nasjonen fortsatt er den største karbonforurenseren i historien.

Den USA‑Israel‑krigen mot Iran har generert omtrent 5 millioner tonn klimagassutslipp i de første to ukene. Mens globale CO₂-utslipp fortsetter å stige, har land‑ og hav‑karbonopptak svekket seg med omtrent 15 % det siste tiåret, ifølge Global Carbon Project. Det ble imidlertid funnet at land‑karbonopptaket, CO₂-absorpsjonen fra planter og jord, er på vei tilbake til nivået før El Niño-styrken etter et par uvanlig svake år.

Samtidig fant en studie publisert i Nature² at nedgangen i karbonopptak har bidratt med omtrent 8 % til økningen i atmosfærisk CO₂-konsentrasjon siden 1960. Opptaket av karbondioksid har også senket havets pH med 0,1 enheter, og økt surheten med 30 %.

Dermed, etter hvert som menneskelige aktiviteter slipper mer CO₂ ut i atmosfæren enn naturlige prosesser kan fjerne, fortsetter mengden karbondioksid i atmosfæren å øke og sette nye rekordnivåer, noe som skaper et presserende behov for å takle problemet med CO₂-utslipp.

En måte å adressere dette alvorlige problemet på er gjennom en overgang til fornybar energi. Mens sol, vind, vannkraft, geotermisk energi og biomasse gir lovende løsninger, er denne overgangen en langsom, langsiktig prosess som møter høye startkapitalkostnader, infrastrukturbehov og teknologiske utfordringer.

Andre metoder inkluderer å ta i bruk bærekraftig transport, forbedre energieffektiviteten, og fjerne eksisterende karbon gjennom skogplanting og forvaltning av land.

Dette er alle lovende løsninger, men hva om vi kunne fange karbondioksid direkte fra miljøet og så bruke det som råmateriale? Hva om vi kunne gjøre denne viktigste klimagassen til et drivstoff? Det ville vært et gjennombrudd innen klima‑ og energiteknologi, da det ikke bare ville bidra til å begrense global oppvarming, men også møte verdens høye energibehov.

Flere studier har utforsket måter å konvertere CO₂ til drivstoff. Denne prosessen er karbonnøytral fordi drivstoffene slipper ut samme mengde CO₂ når de brennes. Den innebærer å fange karbondioksid og bruke fornybar energi til å omdanne det til hydrokarbondrivstoff som metanol, diesel og bensin gjennom kjemiske metoder som katalytisk hydrogenering eller elektro‑kjemisk reduksjon.

Methanol skiller seg ut som en av de mest praktiske og skalerbare veiene for CO₂-utnyttelse, takket være sin kompatibilitet med eksisterende infrastruktur og allsidighet på tvers av industrier.

Methanol (CH₃OH) er en fargeløs, brannfarlig og svært giftig alkohol som slippes ut i miljøet under industrielle bruksområder og naturlig fra mikrober, vegetasjon og vulkanske gasser. Ved inntak eller absorpsjon medfører den betydelige helserisikoer, inkludert blindhet, organsvikt eller død.

Den flytende kjemiske forbindelsen brukes som frostvæske, industrielt løsningsmiddel og kjemisk råstoff for plast, maling, skum, harpiks, farmasøytiske produkter og drivstoff. Den fungerer også som energibærer for lagring av fornybar elektrisitet, som tilsetningsstoff i konvensjonelle drivstoff og som alternativ flytende drivstoff. Som en “renere” energikilde driver metanol busser, biler, lastebiler, skip, kjeler og brenselceller. Den brukes også til å produsere dimetyleter (DME), et annet fornybart drivstoff.

Til tross for sitt potensial, møter oppskalering av metanolproduksjon fra CO₂ fortsatt utfordringer, inkludert høye energikrav, tilgjengelighet av hydrogen og behovet for kostnadseffektive katalysatorer. Pågående forskning gjør raske fremskritt på disse områdene.

Klikk her for å lære hvordan lys kan omforme karbondioksid.

Single-Atom Innovation Unlocks Efficient CO₂ Conversion

In order to produce methanol from carbon dioxide and hydrogen, researchers from ETH Zurich have made an advance in catalyst research.

Catalysts have been in use since ancient times. For instance, the yeast used to make bread contains natural catalysts (enzymes) that help convert flour into bread. Over time, advances in catalysts have led to biodegradable plastics, new pharmaceuticals, and environmentally safer fuels.

En katalysator er et stoff som gjør reaksjoner enklere og mer effektive. Disse “reaksjonsassistentene” akselererer en kjemisk reaksjon eller senker trykket eller temperaturen som trengs for å starte den, uten å bli forbrukt i selve reaksjonen.

Kjemiske reaksjoner krever energi for å starte fordi bindingene mellom atomer i molekyler må omarrangeres. Energi­hindre­et kan være lite, som å tenne en fyrstikk, eller mye høyere i industrielle prosesser, noe som øker kostnadene. Katalysatorer hjelper med å senke denne barrieren, og de mest effektive inneholder ofte metaller, inkludert sjeldne og dyre.

Gjennombruddet fra ETH Zürich-kjemikere har ført til utviklingen av en katalysator som betydelig senker den minimale energien som kreves for å produsere metanol fra CO₂ og hydrogen. Forskerne oppnådde en ekstremt effektiv bruk av indium slik at hvert indiumatom fungerer som sitt eget aktive sted.

I motsetning til den tidligere prøving‑og‑feiling‑tilnærmingen i katalysatorforskning, gjør den nyoppdagede katalysatoren det mulig med mer presis analyse og forståelse av reaksjonene som foregår på overflaten, og baner dermed vei for mer optimalisert og rasjonell katalysatordesign.

“Vår nye katalysator har en enkelt‑atom‑arkitektur, hvor isolerte aktive metallatomer er forankret på overflaten av et spesielt utviklet støttemateriale.”

– Pérez‑Ramírez, direktør for National Centre of Competence in Research (NCCR) Catalysis

While the newly discovered catalyst is single-atom, traditional catalysts contain metals as aggregates. These particles are very small, but they usually contain hundreds to thousands of metal atoms. Many of these atoms do not even have any direct involvement in the reaction. But if these atoms can work at the individual level, they can be far more efficient as scientists can make better use of scarce and expensive chemical elements, thus allowing for economically viable use of precious metals.

I tillegg skiller de katalytiske egenskapene til isolerte atomer seg fra aggregater.

“Indium har blitt brukt i denne katalysatoren i over et tiår,” bemerket Pérez‑Ramírez, som har arbeidet med bedre katalysatorer for CO₂-basert metanolproduksjon i mer enn et tiår og et halvt og har flere patenter på feltet. “I vår studie viser vi at isolerte indiumatomer på hafnium‑oksid gir mer effektiv CO₂-basert metanolsyntese enn indium i form av nanopartikler som inneholder store mengder atomer.”

Indium (In) er et sølvhvitt metall hvis forsyning hovedsakelig avhenger av sinkgruvedrift, hvor indium er et lite biprodukt. Kina (40 %) er den største produsenten av indium og kontrollerer majoriteten av verdens indiumreserver. Metallet brukes omfattende i indium‑tin‑oksid‑filmer, legeringer og halvledermaterialer som kreves for PV‑celler, loddetinn, flatskjerm‑display, LED‑er, termisk grensesnittmateriale og batterier.

For å plassere enkelt‑indiumatomer på overflaten av hafnium‑oksid presist, utviklet teamet flere nye syntetiske veier. En nøkkeldel av dette arbeidet, gjort i samarbeid med andre forskningsinstitusjoner, var å designe støttematerialet for å gi et stabilt, men reaktivt miljø for atomene.

Én vei involverte forbrenning av startmaterialene i en flamme på 2 000 til 3 000 °C før rask avkjøling. Dette holder indium på overflaten og får det fast innarbeidet.

Innkapslingen av katalysatoratomer i varmebestandig hafnium‑oksid demonstrerte at enkelt‑atom‑katalysatorer kan tåle ekstreme forhold, inkludert høye temperaturer og trykk. Denne holdbarheten er viktig fordi syntese av metanol fra CO₂ og hydrogen krever temperaturer opp til 300 °C og trykk på omtrent 50 ganger normalt atmosfærisk trykk.

“Nanostrukturerte indium‑hafnium‑oksider syntetisert via flamme‑spray‑pyrolyse oppnår opptil 70 % høyere indium‑spesifikk metanolproduktivitet enn indium‑‑zirkonium‑oksider, med de største gevinstene observert for enkelt‑atomer av indium,” uttalte studien.

En annen fordel med isolerte‑atom‑katalysatorer er at forskere kan analysere reaksjonsmekanismer med langt færre forstyrrende signaler, og dermed få klarere innsikt. Eksisterende katalysatorer laget av nanopartikler har vært vanskelig å studere. De har i hovedsak vært en svart boks. Mens reaksjoner kun forekommer på et lite antall atomer på overflaten, kommer mange målesignaler fra atomer inne i partiklene som ikke deltok i reaksjonen, noe som gjør tolkning vanskeligere.

“Utviklingen av metanolkatalysatoren og den detaljerte analysen av mekanismen ville ikke vært mulig uten denne tverrfaglige ekspertisen.”

– Pérez‑Ramírez

Investing in Carbon Recycling

Celanese Corporation (CE ) er et globalt kjemi‑ og spesialmateriale‑selskap som produserer engineered polymerer. Dens viktigste forretningssegmenter inkluderer Engineered Materials og Acetyl Chain.

Merkverdig er at selskapet er direkte involvert i å konvertere CO₂ til metanol. Gjennom Fairway Methanol, et joint venture med Japans Mitsui & Co., skal Celanese fange omtrent 180 000 tonn CO₂ årlig og produsere 130 000 tonn lav‑karbon‑metanol per år.

Nylig oppnådde selskapet Carbon Footprint Certification (CFC) for sine Hostaform‑ og Celcon‑POM‑ECO‑grader ved sine produksjonsanlegg i Frankfurt og Texas, som et resultat av Celanese‑investering i Carbon Capture and Utilization (CCU)-teknologi for å redusere fossilbaserte innspill uten negativ påvirkning på materialytelse.

Med en markedsverdi på 7 milliarder dollar handles Celanese‑aksjer for tiden til $62,47, opp 48 % år‑til‑dato. Selskapets aksjer har opplevd en nedadgående trend de siste to årene etter å ha passert $170‑grensen tidlig i 2024, falt til rundt $35 sent i fjor, og ser nå en fornyet oppgang.

Den har en EPS (TTM) på -10,40 og en P/E (TTM) på -6,02. Celanese betaler en utbytteavkastning på 0,19 %.

Når det gjelder selskapets økonomi, rapporterte det en 7 % nedgang i nettoomsetning til $9,5 milliarder for hele 2025, på grunn av en 4 % nedgang i både pris og volum. Driftsunderskuddet var $786 millioner, mens GAAP‑utvannet tap per aksje var $10,44, og justert inntjening per aksje var $3,98.

Celanese rapporterte lavere enn normalt etterspørsel i nøkkel‑sluttmarkeder som maling, belegg, bilindustri og bygg, men forble fokusert på å øke kontantstrømmen for å forbedre kostnader, akselerere avdragsreduksjon og drive top‑line‑vekst.

“Vår helårs‑ytelse demonstrerer styrken i våre handlingsplaner og disiplinerte gjennomføring i et utfordrende miljø.”

– CEO Scott Richardson

I 2025 genererte selskapet en driftskontantstrøm på $1,1 milliarder og rapporterte fri kontantstrøm på $773 millioner.

Denne kontantstrømmen, kombinert med over $120 millioner i kostnadsreduksjoner, fullføring av Micromax‑avhendingen, refinansiering av kort‑siktige forpliktelser, og innføring av programmer for å drive vekst og berike EM‑pipeline, hjalp selskapet med å gjøre “betydelige fremskritt mot våre prioriteringer om avdragsreduksjon, kostnadsforbedring og top‑line‑vekst,” sa Richardson. For siste kvartal rapporterte Celanese nettoomsetning på $2,2 milliarder, driftsresultat på $93 millioner, og justert inntjening per aksje på $0,67.

For det nåværende kvartalet forventer selskapet liten endring i etterspørselen, men ser frem til beskjedne sesongmessige forbedringer i volum, og forventer justert inntjening per aksje for første kvartal på $0,70 til $0,85.

“Vi forventer et nytt sterkt år med kontantgenerering med en målsetting om fri kontantstrøm på $650 til $750 millioner. Selv om makro‑miljøet fortsatt er usikkert, har vi skapt fremdrift. Vi tror de avgjørende tiltakene vi tar posisjonerer Celanese til å dra betydelig nytte av den eventuale gjenopprettingen.”

– Richardson

Latest Celanese Corporation (CE) Stock News and Developments

Conclusion

Å omdanne karbondioksid til drivstoff representerer en betydelig mulighet til å konvertere en klimautfordring til en økonomisk ressurs. Og med innovasjoner som enkelt‑atom‑katalysatorer som dramatisk forbedrer effektiviteten, blir veien til å produsere metanol fra CO₂ mer levedyktig enn noen gang. Men selvfølgelig vil skalering av denne løsningen kreve rikelig fornybar energi, kostnadseffektiv hydrogenproduksjon og støttende politiske rammeverk. Når alle disse faktorene er på plass, har CO₂ potensialet til å gå fra å være en av verdens største miljøutfordringer til en av dens viktigste ressurser.

References

1. Zhang, X., Liu, Y., Wang, C., Li, J., Chen, Z., Zhao, H., Xu, L., Sun, K., Zhou, Q., Yang, F., Wu, T., Guo, S., Li, Y., Huang, J., Deng, D., Bao, X. & Li, C. Single atoms of indium enable efficient CO₂ hydrogenation to methanol. Nature Nanotechnology (2026). https://doi.org/10.1038/s41565-026-02135-y
2. Friedlingstein, P., Le Quéré, C., O’Sullivan, M., Hauck, J., Landschützer, P., Luijkx, I.T., Li, H., van der Woude, A., Schwingshackl, C., Pongratz, J., Regnier, P., Andrew, R.M., Bakker, D.C.E., Canadell, J.G., Ciais, P., Gasser, T., Jones, M.W., Lan, X., Morgan, E., Olsen, A., Peters, G.P., Peters, W., Sitch, S. & Tian, H. Emerging climate impact on carbon sinks in a consolidated carbon budget. Nature 649, 98–103 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09802-5