Klimafreundliche Gewinnung von Ameisensäure und Wasserstoff aus dem Abfallprodukt Glycerin

Forschende der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben eine Methode entwickelt, mit der sich aus dem Abfallprodukt Glycerin die Rohstoffe Ameisensäure und Wasserstoff erzeugen lassen. Ameisensäure ist für die Industrie vielfach verwendbar, Wasserstoff kann zum Beispiel als Energieträger für Fahrzeuge dienen. Zudem hat die neue Methode den Vorteil, dass sie mit Strom funktioniert und somit CO₂-neutral angewendet werden kann. Diese Ergebnisse hat das Forschungsteam vor kurzem in der Zeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht.

“Der von uns entwickelte Ansatz kann einen wichtigen Beitrag zur Elektrifizierung der chemischen Industrie leisten, die die Unternehmen derzeit in großem Stil vorantreiben, um ihre CO₂-Emissionen zu senken”, sagt Prof. Dr. Carsten Streb vom Department Chemie der JGU, der die Studie geleitet hat. “Prozesse, die bisher unter Einsatz von großen Mengen Erdöl oder Erdgas durchgeführt werden müssen, könnten dann mit nachhaltigem Strom betrieben werden.”

CO₂-neutrale Herstellung von Ameisensäure

Entstanden ist der Ansatz aus der bereits bekannten Wasserstoff-Elektrolyse, bei der Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Bei der “hybriden Elektrolyse” nutzen die Forschenden als Ausgangsstoff neben Wasser Glycerin, das unter anderem bei der Biodiesel-Produktion in riesigen Mengen anfällt. Als zweites Produkt, statt des Sauerstoffs, entsteht dann Ameisensäure. Sie wird üblicherweise aus Erdöl hergestellt, was jedoch mit hohen CO₂-Emissionen einhergeht.

“Die elektrochemische Herstellung von Ameisensäure aus Glycerin ist dagegen CO₂-neutral, wenn sie mit grünem Strom durchgeführt wird”, sagt Streb.

Chemisch gesehen brechen die Forschenden bei der Elektrolyse Glycerin, das über drei Kohlenstoffatome verfügt, auf Ameisensäure mit nur einem Kohlenstoffatom herunter.

Neuer Katalysator entwickelt

Für die neue Methode haben die Forschenden einen neuen Katalysator entwickelt: Dabei befinden sich die zwei Metalle Kupfer und Palladium auf atomarer Ebene in enger Nachbarschaft.

“Wir haben den Katalysator nicht nur entwickelt, sondern bereits ein recht gutes Verständnis davon, was das Material macht und wie man es optimieren könnte”, sagt Streb.

Theoretische und Experimentelle Erkenntnisse dazu steuerte ein kooperierendes Team der National Taiwan University of Science and Technology bei.

In weiteren Schritten wollen die Forschenden um Streb untersuchen, wie sich das teure Edelmetall Palladium im Katalysator durch günstigere Materialien ersetzen lässt. Auch die Methanol-Erzeugung steht auf der Agenda – schließlich ist der Bedarf an Methanol erheblich größer als der an Ameisensäure. Eventuell könnte sie durch die Hinzunahme eines zweiten reduktiven Elektrolyseprozesses ermöglicht werden.

Forschungen des Profilbereichs SusInnoScience

Die Forschungen an der JGU fanden im Profilbereich SusInnoScience (Sustainable chemistry as the key to innovation in resource-efficient science in the Anthropocene) statt, in dem nachhaltige chemische und biotechnologische Produktionsverfahren entwickelt werden. Gefördert wird dieses Spitzenforschungsgebiet der JGU durch die Forschungsinitiative des Landes Rheinland-Pfalz. Die Untersuchungen waren außerdem Teil der Aktivitäten “Nachhaltige Prozesse und Materialien” der Rhein-Main-Universitäten (JGU, Goethe-Universität Frankfurt am Main und Technische Universität Darmstadt). Zu erwähnen ist auch, dass fünf durch die Alexander von Humboldt-Stiftung geförderte Post-Doktorandinnen und -Doktoranden beteiligt waren.

“Es handelt sich um ein internationales Projekt, das stark davon profitiert, dass wir internationales Talent über die Humboldt-Stiftung zu uns holen konnten”, sagt Streb.

Veröffentlichung

S. Abera Chala et al., Molecular Bottom-Up Design of Single-Site Copper-Palladium Catalysts for Selective Glycerol Electro-Oxidation, Advanced Energy Materials, 6 January 2026,
DOI: 10.1002/aenm.202504456

Supplier

Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Taiwan University of Science and Technology

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