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Neuartige Katalysatoren Nanopartikel sollen Kohlendioxid in Rohstoffe umwandeln

| Redakteur: Alexander Stark

Ein internationales Forschungsteam hat Kohlendioxid mithilfe von Nanopartikeln in Rohstoffe umgewandelt. Das Prinzip dafür schauten sich die Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum und University of New South Wales in Australien von Enzymen ab, die komplexe Moleküle in vielschrittigen Reaktionen herstellen.

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Peter O’Mara aus Sydney (links) und Patrick Wilde aus Bochum arbeiten an einer elektrochemischen Zelle für die CO2-Reduktion.
Peter O’Mara aus Sydney (links) und Patrick Wilde aus Bochum arbeiten an einer elektrochemischen Zelle für die CO2-Reduktion.
(Bild: RUB, Kramer)

Bochum – Ein Team der RUB hat gemeinsam mit australischen Kollegen ein Verfahren entwickelt, um Nanopartikel zur Umwandlung von CO2 in wertvolle Grundstoffe zu verwenden. Dazu übertrugen sie die Kaskadenreaktionen von Enzymen auf katalytisch aktive Nanopartikel. Dies könnte laut Wolfgang Schuhmann ein entscheidender Schritt im Design von Katalysatoren sein. So erzeugten die Chemiker aus Kohlendioxid Ethanol und Propanol, die häufige Ausgangsstoffe für die chemische Industrie sind.

Enzyme besitzen für Kaskadenreaktionen verschiedene aktive Zentren, die auf bestimmte Reaktionsschritte spezialisiert sind. So kann ein einziges Enzym aus einem vergleichsweise einfach aufgebauten Ausgangsstoff ein komplexes Produkt erzeugen. Um dieses Konzept nachzuahmen, synthetisierten die Forscherinnen und Forscher ein Partikel mit einem Silberkern, das von einer porösen Schicht aus Kupfer umgeben ist. Der Silberkern dient als erstes aktives Zentrum, die Kupferschicht als zweites. Zwischenprodukte, die im Silberkern gebildet werden, reagieren anschließend in der Kupferschicht weiter zu komplexeren Molekülen, die letztendlich das Partikel verlassen.

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Das deutsch-australische Team zeigte, dass in den Nanozymen die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid stattfinden kann. Mehrere Reaktionsschritte am Silberkern und Kupfermantel verwandeln den Ausgangsstoff zu Ethanol oder Propanol. Es gibt den Forschen zufolge auch andere Nanopartikel, die diese Produkte ohne Kaskadenprinzip aus CO2 herstellen können. Allerdings würden diese deutlich mehr Energie benötigen.

Die Forscherinnen und Forscher wollen das Konzept der Kaskadenreaktion in Nanopartikeln nun weiterentwickeln, um selektiv noch wertvollere Produkt wie Ethylen oder Butanol herstellen zu können.

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