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Recycling: Am laufenden Band

Der Kuchen pappt nicht an in der antihaftbeschichteten Backform, das Spiegelei nicht in der Teflon-Pfanne. An Teflon bleibt so gar nichts kleben? Von wegen! Teflon kann auch sehr "klebrig" sein, und diese Eigenschaft wird sogar geschätzt: Zum Einsammeln von Katalysatormolekülen.
Klebriges Teflon
Die Wiedergewinnung von Katalysatoren ist eine wichtige Aufgabe, weil sie oft edle Metalle wie Platin enthalten, ihre Herstellung aufwändig sein kann und sie zudem das Produkt kontaminieren können. Wenn der Katalysator in der selben Flüssigkeit gelöst ist wie die reagierenden Substanzen, kann die Rückgewinnung allerdings eine schwierige Angelegenheit werden.

Eine noch junge, aber schon recht populäre Technik arbeitet mit "Pferdeschwänzen", die an die Katalysatormoleküle gehängt werden. Dabei handelt es sich um lange Kohlenwasserstoffketten mit sehr vielen Fluor-Atomen. Derart präpariert, lassen sich solche Katalysatoren mit hochfluorierten Lösungsmitteln extrahieren. Nachteil: Die "fluorigen" Lösungsmittel sind teuer und bergen gewisse Umweltrisiken.

Wiedergewinnung des Katalysators | Die schematische Darstellung zeigt Wiedergewinnung des Katalysators: Die Rhodium-Komplexe (1-Rf6) sind in dem organischen Lösungsmittel Dibuthlyether bei Raumtemperatur unlöslich (links). Sie lösen sich bei 55 Grad Celsius und entfalten dann ihre katalytische Wirkung (Mitte). Nach erfolgter Reaktion und Abkühlung setzen sie sich auf einem herkömmlichen Teflonband ab und können so wiederverwendet werden (rechts).
Vielleicht muss es ja gar kein Lösungsmittel sein, vielleicht tut es ja auch ein fluorhaltiger Feststoff, dachten sich Long Dinh und John Gladysz. Die Erlanger Wissenschaftler bauten einen Testkatalysator aus einer Komplexverbindung des Metalls Rhodium, an der die fluorigen Pferdeschwänze angehängt waren. Der Trick: Bei Raumtemperatur bleiben die orangeroten Komplexe in organischen Lösungsmitteln unlöslich. Für die Reaktion wird bei erhöhter Temperatur gearbeitet, und der Katalysator löst sich. Beim anschließenden Abkühlen flockt er dann wieder aus.

"Unser Ziel war es, einen geeigneten Träger zu entwickeln, der eine leichte Wiedergewinnung auch geringerer Katalysatormengen gewährleistet," erklärt Gladysz. "Tatsächlich funktioniert dies mit einem simplen, kommerziell erhältlichen Teflonband."

Teflonband | Während der Reaktion färbt sich das weiße Teflonband (links) zunächst leicht (Mitte). Nach dem Abkühlen wird es durch den adsorbierten Katalysator orangerot (rechts).
Der gut zu verarbeitende Kunststoff Teflon (Polytetrafluorethylen) besteht nur aus Kohlenstoff- und Fluor-Atomen. Die Chemiker brauchten das Teflonband lediglich in die Reaktionslösung zu geben, dann zu kühlen – und schon färbte sich das weiße Band orangerot durch den adsorbierten Katalysator.

"Die Fertigung ganzer Reaktorauskleidungen oder Reaktorteile aus Teflon sind denkbar, die Katalysatoren je nach Temperatur ins Reaktionsgemisch abgeben oder daraus wieder aufnehmen können," meint Gladysz. Eine andere Idee wären "Katalysatoren vom Band": vorgefertigte, mit Katalysator beschichtete Teflonbänder. "Die Dosierung auch kleiner Katalysatormengen erfolgt dann einfach anhand von Längeneinheiten, Abwiegen entfiele."

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