Zufallsfund: Aus CO2 wird Alkohol

Bild: Kurt F. Domnik / pixelio.de

Damit hatte niemand gerechnet: Als eine Gruppe von Wissenschaftlern im Oak Ridge National Laboratory in den USA Kohlendioxid zu Methanol umwandeln wollten, fanden sie stattdessen etwas viel besseres: Ethanol. Ihre Entdeckung berichteten die Forscher in der Zeitschrift Chemistry Select.

Wie bei Blitzableitern sammelt sich die elektrische Ladung an den Spitzen des Graphens. Bild: Song et al., ChemistrySelect, 2016
Unter Strom: Wie bei Blitzableitern konzentriert sich das elektrische Feld an den Spitzen des Graphens. Bild: Song et al., ChemistrySelect, 2016

Die Erfolgsgeschichte der Forscher ist streng genommen eine Geschichte von Fehlschlägen: Wie Dr. Adam J. Rondinone in einem Interview erklärte, wollte das Team eigentlich Graphen-Elektroden herstellen. Allerdings waren die vorhandenen Laborgeräte dazu nicht geeignet; statt flacher Nano-Plättchen erhielten die Wissenschaftler ein stark gefaltetes Material mit winzigen Zapfen an der Oberfläche. Das Team erkannte schnell, dass diese Zapfen sich wie winzige Blitzableiter verhielten, wenn sie unter Strom gesetzt wurden: Die Chemiker hatten versehentlich einen neuen Typ von Elektroden erschaffen.

Das Team arbeitete darauf hin an der Nutzbarmachung ihres Materials. Sie betteten Kupfer-Nanopartikel zwischen die Zapfen ein. Geplant war, dass sich an den Kupfer-partikeln CO2 zu Methanol umwandelt. Und wieder erlebte das Team einen „Fehlschlag“: Als sie den Katalysator unter Strom setzten, bildete sich aus dem Treibhausgas nicht Methanol, sondern das viel begehrtere Ethanol. Die Ausbeute war für diese schwierige Reaktion mit 63 % ungewöhnlich hoch. Ein weiterer Pluspunkt: Die Reaktion geschieht bei Raumtemperatur.

Vom Klimakiller zum Treibstoff

Die Forscher, Yang Song (sitzend), Dale Hensley (links im Bild) and Adam Rondinone (rechts ) an einem Elektronenmikroskop. Bild: ORNL
Die Forscher, Yang Song (sitzend), Dale Hensley (links im Bild) und Adam Rondinone (rechts ) an der Konsole des Elektronenmikroskops. Bild: ORNL

Ethanol ist nicht nur als Genussmittel stark nachgefragt, sondern auch als nachwachsender Kraftstoff. Gleichzeitig steht  „Bioethanol“ aus der Landwirtschaft in der Kritik, weil die Landwirte auf ihren Feldern weniger Nahrung anbauen. Aber auch für die chemische und pharmazeutische Industrie ist Ethanol sehr begehrt: Aus ihm werden viele Kunststoffe und Lösemittel hergestellt. Auf Ethanol basiert aber auch Essigsäure und ihre Produkte, zu denen viele Medikamente gehören.

Der Ausgangsstoff, Kohlendioxid, muss in Zeiten des Klimawandels eigentlich gar nicht mehr erwähnt werden. Den Forschern geht es aber nicht darum, das CO2 aus der Atmosphäre zu sammeln und in Schnaps umzuwandeln. Dr. Rondinone erklärt, dass sein Team sich vorstellt, mit dieser Methode überschüssige Energie aus den Stromnetzen zu speichern.

 

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