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Der Begriff bar als Druckeinheit leitet sich vom griechischen Wort f\u00fcr Gewicht (baros) ab. Ein Bar entspricht 100.000 Pascal (100 kPa), was dem atmosph\u00e4rischen Standarddruck auf Meeresh\u00f6he (101.325 Pa) sehr nahe kommt.<\/p>\n\n\n\n
Die Ergebnisse der Studie sind ein wichtiger Schritt, um Erdgas als Energiequelle f\u00fcr die Herstellung von alternativen Kraftstoffen zu Benzin und Diesel verf\u00fcgbar zu machen. Obwohl Erdgas als fossiler Brennstoff gilt, wird bei seiner Umwandlung in Methanol weniger Kohlendioxid (CO2) freigesetzt als bei anderen fl\u00fcssigen Brennstoffen derselben Kategorie.<\/p>\n\n\n\n
In Brasilien spielt Methanol eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Biodiesel und in der chemischen Industrie, die es f\u00fcr die Synthese zahlreicher Produkte verwendet.<\/p>\n\n\n\n
Dar\u00fcber hinaus ist die Abscheidung von Methan aus der Atmosph\u00e4re von entscheidender Bedeutung, um die negativen Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, da das Gas 25-mal mehr zur globalen Erw\u00e4rmung beitragen kann als beispielsweise CO2.<\/p>\n\n\n\n
“In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gibt es eine gro\u00dfe Debatte \u00fcber die Gr\u00f6\u00dfe der Methanreserven der Erde. Einigen Sch\u00e4tzungen zufolge k\u00f6nnte ihr Energiepotenzial doppelt so gro\u00df sein wie das aller anderen fossilen Brennstoffe zusammen. Bei der Umstellung auf erneuerbare Energien m\u00fcssen wir irgendwann all dieses Methan anzapfen”, erkl\u00e4rte Marcos da Silva, Erstautor des Artikels, gegen\u00fcber Ag\u00eancia FAPESP. Silva ist Doktorand an der Fakult\u00e4t f\u00fcr Physik der Bundesuniversit\u00e4t S\u00e3o Carlos (UFSCar).<\/p>\n\n\n\n
Laut Ivo Freitas Teixeira, Professor an der UFSCar, Silvas Doktorvater und letzter Autor des Artikels, war der in der Studie verwendete Photokatalysator eine wichtige Innovation. “Unsere Gruppe hat mit der Oxidation von Methan in einem einzigen Schritt eine bedeutende Innovation erzielt”, sagte er. “In der chemischen Industrie erfolgt diese Umwandlung \u00fcber die Produktion von Wasserstoff und CO2 in mindestens zwei Stufen und unter sehr hohen Temperatur- und Druckbedingungen. Dass es uns gelungen ist, Methanol unter milden Bedingungen und mit geringerem Energieaufwand zu gewinnen, ist ein gro\u00dfer Schritt nach vorn.<\/p>\n\n\n\n
Laut Teixeira ebnen die Ergebnisse den Weg f\u00fcr k\u00fcnftige Forschungen zur Nutzung der Sonnenenergie f\u00fcr diesen Umwandlungsprozess, wodurch die Umweltauswirkungen noch weiter verringert werden k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n
Photokatalysatoren<\/h3>\n\n\n\n
Im Labor synthetisierten die Wissenschaftler kristallines Kohlenstoffnitrid in Form von Polyheptazinimid (PHI) unter Verwendung von nicht edlen oder erdreichen \u00dcbergangsmetallen, insbesondere Kupfer, um aktive Photokatalysatoren f\u00fcr sichtbares Licht herzustellen.<\/p>\n\n\n\n
Anschlie\u00dfend setzten sie die Photokatalysatoren in Methanoxidationsreaktionen mit Wasserstoffperoxid als Initiator ein. Der Kupfer-PHI-Katalysator erzeugte eine gro\u00dfe Menge an sauerstoffhaltigen fl\u00fcssigen Produkten, insbesondere Methanol (2.900 Mikromol pro Gramm Material oder \u00b5mol.g-1 in vier Stunden).<\/p>\n\n\n\n
“Wir haben den besten Katalysator und andere f\u00fcr die chemische Reaktion wichtige Bedingungen entdeckt, wie z. B. die Verwendung einer gro\u00dfen Menge Wasser und nur einer kleinen Menge Wasserstoffperoxid, das ein Oxidationsmittel ist”, sagte Teixeira. “Zu den n\u00e4chsten Schritten geh\u00f6rt es, mehr \u00fcber die aktiven Kupferstellen im Material und ihre Rolle bei der Reaktion zu erfahren. Wir planen auch, Sauerstoff direkt zur Erzeugung von Wasserstoffperoxid in der Reaktion selbst zu verwenden. Wenn dies gelingt, d\u00fcrfte der Prozess noch sicherer und wirtschaftlicher werden.”<\/p>\n\n\n\n
Ein weiterer Punkt, den die Gruppe weiter untersuchen wird, betrifft das Kupfer. “Wir arbeiten mit dispergiertem Kupfer. Als wir den Artikel schrieben, wussten wir nicht, ob wir es mit isolierten Atomen oder Clustern zu tun hatten. Jetzt wissen wir, dass es sich um Cluster handelt”, erkl\u00e4rte er.<\/p>\n\n\n\n
In der Studie verwendeten die Wissenschaftler reines Methan, aber in Zukunft werden sie das Gas auch aus erneuerbaren Energien wie Biomasse gewinnen. Nach Angaben der Vereinten Nationen hat Methan bisher etwa 30 % der globalen Erw\u00e4rmung seit der vorindustriellen Zeit verursacht. Die vom Menschen verursachten Methanemissionen k\u00f6nnten in den kommenden zehn Jahren um bis zu 45 % gesenkt werden, wodurch ein Anstieg um fast 0,3 \u00b0C bis 2045 vermieden werden k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n
Die Strategie der Umwandlung von Methan in Fl\u00fcssigbrennstoff mit Hilfe eines Photokatalysators ist neu und nicht kommerziell verf\u00fcgbar, aber ihr Potenzial in naher Zukunft ist erheblich. “Wir haben mit unserer Forschung vor \u00fcber vier Jahren begonnen. Jetzt haben wir weitaus bessere Ergebnisse als die von Professor Hutchings und seiner Gruppe im Jahr 2017, was uns zu unserer eigenen Forschung motiviert hat”, sagte Teixeira und bezog sich dabei auf eine in der Fachzeitschrift\u00a0Science<\/em>\u00a0ver\u00f6ffentlichte Studie von Forschern, die mit Universit\u00e4ten in den Vereinigten Staaten und im Vereinigten K\u00f6nigreich verbunden sind und von Graham Hutchings, einem Professor an der Cardiff University in Wales, geleitet werden.<\/p>\n\n\n\nOriginalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n