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News: Schneller vom Erdöl zum Damenstrumpf

Egal, wo man hinschaut fast überall begegnen uns Produkte aus Erdöl. Trotz dieser massiven Präsenz ist es aufwendig und umweltbelastend, die Bestandteile des Rohöls zu Kunststoffen zu verarbeiten. Neuartige Katalysatoren aus porösem Aluminium ermöglichen nun endlich Kohlenwasserstoffe aus Erdöl schneller und umweltschonender aufzubereiten.
Gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan sind wichtige Bestandteile des Rohöls. Leider sind sie ausgesprochen unwillig, chemische Reaktionen einzugehen. Erst die aufwendige, umweltbelastende Oxidation macht sie zu wertvollen Ausgangsmaterialien für die chemische Industrie. Britische Forscher lässt diese Herausforderung nicht los: Sie suchen unermüdlich nach einer Strategie, um gesättigte Kohlenwasserstoffe in einem Schritt mit Luftsauerstoff zu den gewünschten Erdöl-Produkten umzusetzen.

Vor kurzem haben nun John Meurig Thomas und seine Mitarbeiter eine neue Katalysatorklasse entworfen, um ohne Umwege von Cyclohexan direkt zur Adipinsäure zu gelangen. Der Katalysator basiert auf Aluminiumphosphaten, die so synthetisiert werden, dass sie Mikroporen bilden. Ein kleiner Anteil des Aluminiums wird durch Eisen-Ionen ersetzt. Sie sitzen an der inneren Wand der winzigen Käfige und sind die aktiven Zentren, an denen die Reaktion stattfindet. Wichtig ist es, Form und Größe der Poren sorgfältig einzustellen, um die gewünschte Selektivität zu erreichen: Nur Produkte mit passender Molekülform und -größe können die Poren verlassen. Andere, wie die zyklischen Zwischenprodukte der Cyclohexan-Oxidation, verbleiben im Poreninnern und sind zur Weiterreaktion gezwungen. Die linearen Ketten dagegen sind beweglich genug, um die Poren zu verlassen. Auf diese Weise wird Adipinsäure als Hauptprodukt – neben einer Reihe verschiedener Nebenprodukte – erhalten.

"Mit unserer Arbeit wollten wir in erster Linie einen Design-Ansatz liefern. Viele neue Katalysatoren zur umweltfreundlichen Umsetzung organischer Moleküle in nutzbare Produkte sollen darauf basieren", erläutert Thomas. Und ein entscheidender Meilenstein ist seiner Forschertruppe bereits gelungen – mit einem Katalysator, dessen Käfige Cobalt statt Eisen enthalten und dessen Porengröße auf Hexan zugeschnitten wurde: So konnten erstmals nennenswerte Mengen an Adipinsäure direkt aus Hexan gewonnen werden. In ihrer Entdeckung sehen die Forscher aber nur ein Etappensieg auf dem Weg, irgendwann auch Methan, Hauptbestandteil von Erdgas, als Ausgangsmaterial für die Chemische Industrie zu nutzen.

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