Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Doppelrolle für CO2

06.08.2012
Kontinuierliche Hydrierung von Kohlendioxid zu reiner Ameisensäure in überkritischem CO2

Um den Verbrauch fossiler Rohstoffe zu reduzieren und gleichzeitig die CO2-Bilanz von Kraftstoffen und chemischen Produkten zu verbessern könnte die Verwendung von Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle eine attraktive Option sein.


Eine neue Methode ermöglicht in überkritischem Kohlendioxid die kontinuierliche katalytische Hydrierung von Kohlendioxid zu reiner Ameisensäure. (c) Wiley-VCH

Deutsche Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine neue Methode vor, mit der Kohlendioxid katalytisch zu Ameisensäure hydriert wird. Dabei ist Kohlendioxid nicht nur Ausgangsstoff, sondern dient, in überkritischem Zustand, gleichzeitig als Lösungsmittel für die Abtrennung des Produkts. Mit diesem integrierten Verfahren lässt sich erstmals in einem einzigen Prozessschritt freie Ameisensäure direkt als Produkt gewinnen.

Die Hydrierung von CO2 zu Ameisensäure (HCO2H) wird intensiv erforscht, denn sie eröffnet einen direkten Zugang zu chemischen Produkten auf der Basis von Abfallstoffen aus der energetischen Nutzung fossiler Brennstoffe. Ameisensäure ist ein wichtiges Produkt der chemischen Industrie mit vielfältigen Anwendungen z.B. in der Landwirtschaft, der Lebensmitteltechnologie und der Lederwarenindustrie. Zudem wird sie als möglicher Wasserstoffspeicher in Erwägung gezogen. So könnten mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge Ameisensäure tanken, aus der dann Wasserstoff katalytisch freigesetzt würde.

Bereits seit Mitte der 1970er Jahre wird an homogenen Katalysatoren für die Herstellung von Ameisensäure aus CO2 geforscht. Die Tücke liegt darin, dass es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, deren Gleichgewicht deutlich auf der Seite der Edukte liegt. Um die ständig ablaufende Rückreaktion zu unterdrücken, muss die Ameisensäure abgefangen werden - in Form von Salzen, Addukten oder Derivaten - um sie aus der Gleichgewichtsbilanz zu entfernen. Damit schließlich die gewünschte freie Ameisensäure erhalten werden kann, sind zusätzliche Verfahrensschritte nötig, um die Addukte vom Katalysator zu trennen und anschließend die Ameisensäure wieder freizusetzen und zu isolieren.

Das Team um Walter Leitner von der RWTH Aachen hat nun ein neues Konzept entwickelt, mit dem reine Ameisensäure in einem kontinuierlichen Verfahren produziert werden kann: Reaktion und Abtrennung laufen dabei integriert in einer einzigen Prozesseinheit ab.

Der Trick liegt in einem zweiphasigen Reaktionssystem mit überkritischem CO2 als mobiler Phase und einem flüssigen Salz - einer ionischen Flüssigkeit - als stationärer Phase: Die ionische Flüssigkeit löst den Katalysator und die Base zum Stabilisieren der Ameisensäure und hält beide im Reaktorraum zurück. Das CO2 strömt bei Drücken und Temperaturen oberhalb der kritischen Daten (74 bar, 31 °C) durch den Reaktor und löst die gebildete Ameisensäure selektiv aus der Mischung heraus. Die Doppelrolle von CO2 sowohl als Reaktant als auch als extraktive Phase hat entscheidende Vorteile: Das Produkt wird kontinuierlich extrahiert und aus dem Reaktor geschleust, somit kann sich das Gleichgewicht immer wieder neu einstellen. Außerhalb des Reaktors lässt sich die freie Ameisensäure durch Druckabsenkung oder Auswaschen direkt aus dem CO2-Strom in reiner Form gewinnen. Ionische Flüssigkeiten lösen sich nicht in überkritischem CO2, ebensowenig wie der Katalysator und die Base, sodass sie das Produkt nicht verunreinigen. Das Verfahren kann so kontinuierlich laufen. In Laborversuchen wurde ein stabiler Betrieb über mehr als 200 Stunden demonstriert.

"Unsere Ergebnisse zeigen am Beispiel der Ameisensäure, dass der gezielte Einsatz von modernen Lösungsmittelkonzepten in kontinuierlichen Reaktoranlagen Stoffumwandlungen ermöglicht, die unter konventionellen Bedingungen nicht durchgeführt werden können", sagt Leitner. "Natürlich kann die Thermodynamik damit nicht 'besiegt' werden - aber es ergeben sich vielfältige Möglichkeiten der Integration von Reaktion und Stofftrennung, die neue Wege zu effizienteren und nachhaltigeren Verfahren eröffnen können".

Angewandte Chemie: Presseinfo 30/2012

Autor: Walter Leitner, RWTH Aachen University (Germany), http://www.tc.rwth-aachen.de/aw/cms/TC/Zielgruppen/~vft/prof_leitner/?lang=de

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201203185

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise