Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle: einfach und untoxisch

17.02.2014 - Deutschland

Forschern des LIKAT gelingt die Herstellung von speziellen Esterderivaten erstmals aus CO2, Alkoholen und Alkenen. Eine käufliche Ruthenium-Verbindung macht durch Beimischung anderer Hilfsstoffe diese Reaktion möglich. In der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsjournals NATURE COMMUNICATIONS berichten die Forscher ausführlich über diese untoxische und effiziente Methode der Gewinnung von vielseitig verwendbaren Zwischenprodukten der chemischen Industrie. Diese Art von Esterderivaten werden im >100.000 Tonnenmaßstab großtechnisch genutzt und zu wichtigen Detergentien wie Waschmitteln oder auch zu Polymeren, die für die Herstellung z.B. von Plexiglas sehr wichtig sind, „veredelt“.

Alle heute üblichen Verfahren der chemischen Großindustrie nutzen für die Gewinnung von beispielsweise Methylmethacrylaten – solche Verbindungen gehören zu der großen Gruppe der Esterderivate – das giftige Kohlenmonoxid als Kohlenstoffquelle. Die Wissenschaftler um Prof. Matthias Beller, Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse - LIKAT Rostock, weisen einen völlig neuen Weg über das untoxische und in großen Mengen verfügbare Kohlendioxid.

Der Einsatz von Ruthenium in Gegenwart sogenannter „ionischer Flüssigkeiten“ ermöglicht den neuen Forschungsansatz. Der für die Reaktion erforderliche Wasserstoff wird aus Methanol oder anderen Alkoholen direkt innerhalb des Reaktionszyklus bereitgestellt, somit ergibt sich ein weiterer Vorteil der Reaktion. Ein direkter Einsatz des brennbaren und explosiven Wasserstoffgases ist nicht erforderlich. Die Forscher arbeiten bei Temperaturen von ca. 160°C und Drücken bis zu 40 bar in Autoklaven. Das sind Reaktionsgefäße, die für Drücke oberhalb des Atmosphärendrucks ausgelegt sind. In den bisher verwendeten Verfahren der Großindustrie kommt als Katalysatormetall im allgemeinen Palladium zum Einsatz. Das jetzt verwendete Ruthenium ist um einen Kostenfaktor von rund 10 preiswerter.

Durch sehr spezielle spektroskopische Untersuchungen konnte die Wissenschaftler im LIKAT das Kohlendioxid eindeutig und überzeugend als Quelle des Kohlenstoffs im neuartigen System identifizieren, so ist der Wechsel vom giftigen CO zum untoxischen CO2 möglich. Bisher sind die Reaktionsbedingen im Labor noch keiner Optimierung unterzogen worden und weisen schon heute Umsätze aus, die mit den aktuellen Verfahren durchaus konkurrieren können.

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