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Bio-mimetischer Katalysator Neuer Katalysator für Gas-to-Liquid-Verfahren

Redakteur: Manja Wühr

Die effiziente Umwandlung von Erdgas in Kraftstoffe oder Chemie-Grundstoffe verspricht ein neuer bio-mimetischer Katalysator. Selbst kleinere Gas-to-Liquid-Anlagen könnten mit ihm wirtschaftlich arbeiten.

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Kupferhaltiger Zeolith mit Mordenit-Struktur für die effektive Umwandlung von Methan in Methanol
Kupferhaltiger Zeolith mit Mordenit-Struktur für die effektive Umwandlung von Methan in Methanol
(Bild: Andreas Battenberg/TU München)

München – Auch wenn der niedrige Erdölpreis den Shalegas-Boom etwas bremst, bleibt die Aufgabe dennoch bestehen. Die Chemie will unabhängiger vom Erdöl werden. Ein neuer, Enzymen nachempfundener Zeolith-Katalysator könnte den Weg zu Gas-to-Liquid-Technologien auch für kleinere Anlagen ebnen.

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Entwickelt wurde er von einem internationalen Team mit Forschern der Technischen Universität München (TUM), der Technischen Universität Eindhoven und der Universität Amsterdam. Nach einem in der Arbeitsgruppe von Prof. Johannes Lercher (TUM) entwickelten Verfahren werden in diesem extrem porösen Material Kupferatome eingebaut. Diese kupferhaltigen Zeolithe mit Mordenitstruktur imitieren die Reaktivität des Enzyms Methan-Monooxygenase (MMO), das Methan effizient und selektiv zu Methanol oxidiert.

Hoch selektiv

Durch die Kombination kinetischer Untersuchungen in München, moderner spektroskopischer Analysen in Amsterdam und theoretischer Modellierungen in Eindhoven konnten die Forscher zeigen, dass die Mikroporen des Zeoliths eine perfekte Umgebung für die hochselektive Stabilisierung des aktiven Kupferzentrums bieten. Sie identifizierten dreikernige Kupfer-Oxo-Cluster, die die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen in Methan lockern und damit dessen Umwandlung in Methanol fördern.

„Der entwickelte Zeolith ist eines der wenigen Beispiele eines Katalysators mit klar definierten aktiven Zentren, die gleichmäßig im Zeolith-Gerüst verteilt sind“, sagt Professor Johannes Lercher. „Dies ermöglicht eine wesentlich höhere Effizienz bei der Umwandlung von Methan in Methanol, als es bisher mit Zeolith-Katalysatoren möglich war.“

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