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CO2 tr\u00e4gt wesentlich zur globalen Erw\u00e4rmung bei und kann auch als Rohstoff f\u00fcr n\u00fctzliche Kohlenwasserstoffe dienen. Seine hohe chemische Stabilit\u00e4t macht es jedoch recht schwierig, es in etwas N\u00fctzlicheres umzuwandeln.<\/p>\n\n\n\n
Es gibt mehrere Strategien zur Umwandlung von CO2 in verschiedene Kohlenwasserstoffe mit herk\u00f6mmlichen heterogenen Katalysatoren. Diese Katalysatoren sind jedoch in ihrer F\u00e4higkeit, die Produktverteilung je nach Zielanwendung einzustellen, stark eingeschr\u00e4nkt, erkl\u00e4rt der Doktorand Abhay Dokania.<\/p>\n\n\n\n
Gascons Team hat einen Ansatz entwickelt, bei dem mehrere Katalysatoren in einer konzertierten Weise zusammenwirken. Die Katalysatoren kombinieren einen Katalysator auf Metallbasis mit sauren Zeolithen – gut geordnete mikropor\u00f6se katalytische Materialien -, um CO2 direkt in mehrere Kohlenwasserstoffe, wie leichte Olefine, Aromaten und Paraffine, umzuwandeln.<\/p>\n\n\n\n
Eine Mischung aus einem Methanol produzierenden Indium-Kobalt-Katalysator mit einem zinkmodifizierten Zeolith, der Methanol-Kohlenwasserstoff-Reaktionen katalysiert, ergab Isoparaffine in Benzinqualit\u00e4t, wie Isobutan und Isooctan, mit einer Rekordselektivit\u00e4t von 85 Prozent. Diese Kohlenwasserstoffe mit hoher Oktanzahl sind wegen ihrer Klopffestigkeit und Kraftstoffeffizienz begehrt, wurden aber bisher als Zielprodukte ignoriert. Die hohe Selektivit\u00e4t des Katalysators steht im Einklang mit der Porenstruktur des Zeoliths und seiner Neigung, verzweigte Kohlenwasserstoffe zu produzieren.<\/p>\n\n\n\n
“Wir haben dieses Projekt nicht bei Null begonnen”, sagt Forschungsingenieur Adrian Ramirez Galilea. “Dennoch waren wir sehr positiv \u00fcberrascht, dass wir eine so hohe Selektivit\u00e4t in der Isoparaffinfraktion nachweisen konnten. Es liegt noch viel Arbeit vor uns, aber wir glauben, dass wir auf dem richtigen Weg sind.”<\/p>\n\n\n\n
“Durch umfassende spektroskopische Detektivarbeit hat das Team ungew\u00f6hnliche Zinkcluster in den Zeolithen aufgedeckt, die dazu beitragen k\u00f6nnen, die genaue Rolle der einzelnen Katalysatorkomponenten w\u00e4hrend der Reaktion zu bestimmen und so die Katalysatoren zu optimieren”, sagt Dokania.<\/p>\n\n\n\n
Propan ist ein wichtiger Rohstoff mit einem wachsenden Marktanteil, aber seine Herstellung aus CO2 wurde bisher \u00fcbersehen. Gemeinsam mit einem Team f\u00fchrender europ\u00e4ischer Universit\u00e4ten synthetisierten die KAUST-Forscher Propan unter Verwendung eines Katalysators auf Palladium-Zink-Basis, der Methanol bildet, und eines Zeoliths mit hoher Selektivit\u00e4t f\u00fcr Dreikohlenstoffverbindungen.<\/p>\n\n\n\n
Das katalytische System wies eine Selektivit\u00e4t von \u00fcber 50 Prozent f\u00fcr Propan auf, w\u00e4hrend die CO2-Konvertierung bei fast 40 Prozent und die CO-Selektivit\u00e4t bei nur 25 Prozent lag. “Wir f\u00fchren diese Ergebnisse auf den engen Kontakt zwischen den Katalysatorkomponenten zur\u00fcck”, sagt Ramirez. Dadurch verschiebt sich das gesamte CO2\/Methanol\/CO-Gleichgewicht so, dass die CO2-Umwandlung maximiert und die CO-Bildung minimiert wird. Durch die Palladiumkomponente wurde auch die Paraffinselektivit\u00e4t auf 99,9 Prozent erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n
Es wird erwartet, dass multifunktionale Katalysatoren die Kontrolle \u00fcber die Palette der Kohlenwasserstoffprodukte verbessern und Petrochemikalien erzeugen, die normalerweise nicht zug\u00e4nglich sind. Weitere Leistungsverbesserungen h\u00e4ngen jedoch davon ab, dass man die Chemie, die im Spiel ist, besser versteht, insbesondere die Rolle des Zeoliths im gesamten Reaktionsmechanismus. Die Forscher kombinierten einen Hydrierungskatalysator auf Eisenbasis mit acht verschiedenen Zeolithen und identifizierten die in den Zeolithen eingeschlossenen organischen Verbindungen, um die Reaktivit\u00e4t der Zeolithe zu erhellen.<\/p>\n\n\n\n
Trotz eines komplexen Reaktionsmechanismus ordnete das Team alle Zeolithe hinsichtlich ihrer Selektivit\u00e4t in nur vier verschiedene Gruppen ein: zwei Gruppen, die leichte Olefine und lange olefinische Kohlenwasserstoffe bilden, und zwei Gruppen, die Paraffine und aromatische Verbindungen produzieren. “Daher k\u00f6nnte es so einfach sein, ein bestimmtes Produkt aus CO2 zu gewinnen, indem man den passenden Zeolith im multifunktionalen System ausw\u00e4hlt”, sagt Ramirez.<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher optimieren nun ihre multifunktionalen Katalysatoren, um einer zirkul\u00e4ren Kohlenstoffwirtschaft n\u00e4her zu kommen, einer Initiative der KAUST, die darauf abzielt, Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, wiederzuverwenden, zu recyceln und zu entfernen.<\/p>\n\n\n\n
“Wir haben Kohlenwasserstoffe hergestellt, die in den Bereich der Benzinkraftstoffe fallen, aber eine umfangreiche zus\u00e4tzliche Verarbeitung erfordern, bevor sie nutzbar werden. Unser n\u00e4chster Schritt besteht also darin, das Gelernte anzuwenden, um direkt Drop-in-Kraftstoffe aus CO2 herzustellen, die ohne zus\u00e4tzliche Verarbeitung verwendet werden k\u00f6nnen”, sagt Dokania.<\/p>\n\n\n\n
Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n
Ramirez, A., Gong, X., Caglayan, M. et al.; “Selectivity descriptors for the direct hydrogenation of CO2 to hydrocarbons during zeolite-mediated bifunctional catalysis”; Nat Commun 12, 5914 (2021).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
An der KAUST wurden multifunktionale Katalysatoren entwickelt, die abgeschiedenes Kohlendioxid (CO2) in Kraftstoffe und andere wertvolle Petrochemikalien umwandeln und eine nachhaltige, umweltfreundlichere Wirtschaft unabh\u00e4ngig von herk\u00f6mmlichen fossilen Brennstoffen erm\u00f6glichen sollen. Die Katalysatoren k\u00f6nnten dazu beitragen, die st\u00e4ndig zunehmende Freisetzung von CO2 umzukehren, indem sie neue Emissionen verhindern, ohne eine radikale \u00dcberholung der bestehenden Infrastruktur zu […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Umwandlung von abgeschiedenem CO2 in Kraftstoffe und andere wertvolle Kohlenwasserstoffe","footnotes":""},"categories":[5571],"tags":[12477,10744,13876,10743],"supplier":[6051],"class_list":["post-100988","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-co2-based","tag-biochemikalien","tag-carboncapture","tag-kraftstoffe","tag-useco2","supplier-king-abdullah-university-of-science-and-technology-kaust"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/100988","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=100988"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/100988\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=100988"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=100988"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=100988"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=100988"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}