Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht und Luft: Sonnenlicht-getriebene CO2-Fixierung

21.11.2012
Eine stärkere Nutzung von erneuerbaren Energiequellen, allen voran Sonnenlicht, und eine möglichst CO2-neutrale industrielle Produktion sind aus bekannten Gründen wünschenswert.
Beide Wünsche ließen sich simultan erfüllen, wenn sich CO2 als Rohstoff in einem durch Sonnenenergie angetriebenen System nutzen ließe. Japanische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt einen Ansatz für ein solches Verfahren vor, das auf einem ähnlichen Prinzip wie die natürliche Photosynthese beruht.

Die Verwendung von Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle könnte eine attraktive Option sein, um den Verbrauch fossiler Rohstoffe zu reduzieren und gleichzeitig die CO2-Bilanz von chemischen Produkten zu verbessern. Das größte Hindernis auf dem Weg dahin ist die hohe Stabilität des Kohlendioxid-Moleküls. Eine der Möglichkeiten, diese Hürde zu nehmen, sind sehr energiereiche Moleküle als Reaktionspartner für CO2. Grüne Pflanzen machen mit ihrer Photosynthese vor, wie so etwas geht.

α-Methylaminoketone werden durch Licht in eine gespannten Heterozyklus überführt, der unter CO2-Fixierung zu einem Kohlensäurediester entspannt.

(c) Wiley-VCH

Der photosynthetische Prozess setzt sich aus zwei Teilschritten zusammen, den Lichtreaktionen und den Dunkelreaktionen. Während der Lichtreaktionen fängt das Photosynthesesystem Photonen ein und speichert deren Energie in Form von energiereichen chemischen Verbindungen, die anschließend genutzt werden, um die Dunkelreaktionen anzutreiben, bei denen CO2 als Kohlenstoffquelle für die Synthese komplexer Zuckermoleküle genutzt wird.

Nach dem gleichen Prinzip haben die Forscher um Masahiro Murakami von der Universität Kyoto ihr Verfahren konzipiert. Auch hier besteht der erste Schritt aus einer lichtgetriebenen Reaktion. Der Ausgangsstoff, ein α-Methylaminoketon, kann durch Einwirkung von UV-Licht in eine sehr energiereiche Verbindung umgewandelt werden. Das funktioniert aber auch prima mit Sonnenlicht, wie die Forscher herausfanden. In einer innermolekularen Umlagerung mit Ringschluss entsteht ein Molekül, das einen Vierring aus drei Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom enthält. Ein solcher Ring steht unter hoher Spannung und ist entsprechend reaktiv. Diese Lichtreaktion wurde mit einer „Dunkelreaktion“ gekoppelt: In Anwesenheit einer Base fängt die erhaltene hochenergetische Verbindung im folgenden lichtunabhängigen Schritt ein CO2-Molekül ein. Dabei entsteht ein zyklischer aminosubstituierter Kohlensäurediester, der als Zwischenprodukt für chemische Synthesen nützlich sein könnte.

Das Bestechende an diesem Reaktionsschema: Die Methode ist denkbar einfach. Diffuses Sonnenlicht an wolkigen Tagen reicht aus, um sie ausreichend anzutreiben. Der zweite Schritt kann im selben Reaktionsgefäß durch simples Zugeben der Base und Erwärmen auf 60 °C in Gang gesetzt werden. Die Ausbeute liegt bei 83 %. Zudem ist das Verfahren sehr variabel, viele verschiedene α-Methylaminoketone können als Ausgangsstoff eingesetzt werden.

Angewandte Chemie: Presseinfo 45/2012

Autor: Masahiro Murakami, Kyoto University (Japan), http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/murakami-lab/contact/contact.html

Angewandte Chemie 2012, 124, No. 47, 11920–11920, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201206166

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 CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics