Katalysator auf Rutheniumbasis 14.02.2014, 12:24 Uhr

Kohlendioxid wird zur ungiftigen Kohlenstoffquelle

Die Stoffgruppe Ester, die wichtig für die Kunststoffherstellung ist, lässt sich zukünftig unter Einsatz von Kohlendioxid herstellen. Rostocker Forscher haben ein Verfahren entwickelt, um das giftige Kohlenmonoxid zu ersetzen. Geschafft haben sie das mit einem preiswerten Katalysator. 

Dr. Ralf Jackstell vom Forschungsteam Likat zeigt den verwendeten Rutheniumkatalysator. Er ist eine kostengünstige Alternative zu sonst nötigen hohen Temperaturen und Drücken. Laut Forschern ist das neue Verfahren schon fast so effektiv wie traditionelle Methoden.  

Dr. Ralf Jackstell vom Forschungsteam Likat zeigt den verwendeten Rutheniumkatalysator. Er ist eine kostengünstige Alternative zu sonst nötigen hohen Temperaturen und Drücken. Laut Forschern ist das neue Verfahren schon fast so effektiv wie traditionelle Methoden.  

Foto: Universität Rostock

Ester bezeichnet eine Stoffgruppe, die in der Chemie benötigt wird, um Kunststoffe herzustellen. Mehr als 100.000 Tonnen werden jedes Jahr weltweit hergestellt. Forschern am Leibniz-Institut für Katalyse (Likat) an der Universität Rostock ist erstmals gelungen, Ester unter Einsatz von Kohlendioxid herzustellen. Sie haben damit das reaktionsschnelle, aber giftige Kohlenmonoxid ersetzt, das normalerweise bei der Herstellung zum Einsatz kommt.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Mit dem neuen Verfahren könnte man zukünftig etwa eine halbe Million Tonnen Kohlendioxid sinnvoll verwerten. Das ist angesichts der Emissionen von 30 Milliarden Tonnen pro Jahr zwar nur eine Winzigkeit. Es ist aber denkbar, dass weitere Verfahren dieser Art entwickelt werden.

Katalysator bringt Kohlendioxid auf Trab

Kohlendioxid reagiert mit anderen Atomen und Molekülen eigentlich nur bei sehr hohen Temperaturen und Drücken, die einen so hohen Energieeinsatz erfordern, dass eine wirtschaftliche Produktion unmöglich ist. Den Rostocker Wissenschaftlern ist es gelungen, das Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators auf Rutheniumbasis auf Trab zu bringen. Es funktionieren auch Katalysatoren aus Edelmetall, etwa Platin und Palladium, doch die sind zehnmal teurer.

Das Ruthenium sorgt dafür, dass sich das Kohlendioxid genau dort anlagert, wo sich üblicherweise Kohlenmonoxid festmacht. Das haben die Forscher mit Hilfe von markiertem Kohlenstoff geschafft, sagt Likat-Forscherin Barbara Heller. Sie ersetzten das übliche Kohlenstoffatom, dessen Kern aus zwölf Protonen und Neutronen besteht, durch ein Kohlenstoffisotop mit einem zusätzlichen Neutron. „Wir konnten dieses Isotop im fertigen Ester nachweisen.“ Obwohl das Verfahren noch im Laborstadium steckt, weise es „schon heute Umsätze aus, die mit den aktuellen Verfahren durchaus konkurrieren können.“

Chlorionen schlagen Wasserstoff in die Flucht

Zur Herstellung von Estervarianten sind außer einer Kohlenstoffquelle – bisher Kohlenmonoxid, künftig Kohlendioxid – weitere Zutaten nötig: Alkohole, meist Methanol, und Alkene, das ist eine weit verzweigte Stoffgruppe, zu der beispielsweise Ethen und Buten gehören.

Bei der Umwandlung des Stoffgemischs in Ester bei einer moderaten Temperatur von 160 Grad Celsius und mäßigem Druck von 40 bar entsteht als Zwischenprodukt Wasserstoff, der an den Platz drängt, den das Kohlendioxid einnehmen soll. Das verhindern die Rostocker mit einer ionischen Flüssigkeit, das ist eine Gruppe von Salzen, die bereits bei niedrigen Temperaturen flüssig sind. Die darin enthaltenen Chlorionen schlagen den Wasserstoff in die Flucht, sodass die Kohlendioxid-Moleküle genügend Zeit haben, den ihnen zugedachten Platz einzunehmen.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.