{"id":138735,"date":"2024-02-14T07:32:00","date_gmt":"2024-02-14T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=138735"},"modified":"2024-02-04T15:51:21","modified_gmt":"2024-02-04T14:51:21","slug":"grunes-methanol-fur-die-kreislaufwirtschaft-neuer-katalysator-am-likat-entwickelt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/grunes-methanol-fur-die-kreislaufwirtschaft-neuer-katalysator-am-likat-entwickelt\/","title":{"rendered":"Gr\u00fcnes Methanol f\u00fcr die Kreislaufwirtschaft \u2013 neuer Katalysator am LIKAT entwickelt"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Das ist die Vision: am Feldrand oder auf dem Betriebshof mittels erneuerbarer Energien den Grundstoff Methanol zu produzieren. Gebraucht w\u00fcrden daf\u00fcr au\u00dfer Wind oder Sonne noch Wasser und CO2<\/sub>, um zu den Ausgangsstoffen des gr\u00fcnen Methanol-Verfahrens zu gelangen: Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2<\/sub>), die katalytisch zu Methanol reagieren. <\/strong><\/p>\n\n\n\n

M\u00f6glich macht dies ein neuer Katalysator, der in Rostock entwickelt wurde. Ein Verfahren auf dieser Basis verzichtet komplett auf fossile Rohstoffe. Und es ist hochselektiv, d.h. es verursacht so gut wie keine Nebenprodukte. <\/p>\n\n\n\n

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Der Katalysator basiert auf Mangan, wie Gordon Neitzel vom Leibniz-Institut f\u00fcr Katalyse (LIKAT)<\/strong> erl\u00e4utert: \u201eDas Metallatom bildet das katalytische Zentrum. Es wird von einer Art Ger\u00fcst fixiert und gesch\u00fctzt, dem sogenannten Liganden.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Im Rahmen seiner Promotion hat Gordon Neitzel u.a. die molekulare Struktur dieses Liganden optimiert und dem Katalysator-Komplex sozusagen den letzten Schliff verpasst. Die Ergebnisse erschienen im Fachmagazin CHEMCATCHEM<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Mit E4<\/sup>MeWi klimaneutral wirtschaften<\/h3>\n\n\n\n

Die Arbeiten sind Teil des Forschungsverbunds E4MeWi. Die Abk\u00fcrzung steht f\u00fcr \u201eEnergie-Effiziente Erneuerbare Energien basierte Methanol-Wirtschaft\u201c. Das Verbundprojekt wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie f\u00fcr drei Jahre mit zwei Millionen Euro gef\u00f6rdert. Projektpartner sind au\u00dferdem die CreativeQuantum GmbH in Berlin, die Ineratec GmbH in Karlsruhe, die Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und der Chemiepark Bitterfeld-Wolfen.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eAuch eine klimaneutrale Wirtschaft, wie sie die Bundesrepublik bis 2045 anstrebt, braucht Basischemikalien\u201c, erl\u00e4utert Gordon Neitzel <\/strong>weiter. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Methanol wird zum Beispiel f\u00fcr Kunststoffe und Harze ben\u00f6tigt, die \u00fcberall Einsatz finden, von der M\u00f6bel- bis zur Autoindustrie. Die Methanol-Produktion, derzeit weltweit 110 Millionen Tonnen j\u00e4hrlich, l\u00e4uft traditionell mit Erdgas \u2013 je nach Verfahren bei hohen Dr\u00fccken um 50 bis 100 bar und Temperaturen zwischen 200 und 300\u00b0C. Mit jeder Tonne Methanol sto\u00dfen die riesigen Anlagen anderthalb Tonnen Kohlendioxid aus. Das hat keine Zukunft.<\/p>\n\n\n\n

\"Zuleitungen
Abb. 1: Zuleitungen der Ausgangsstoffe f\u00fcr die Produktion von Methanol: Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2<\/sub>). Beim Projekt E4<\/sup>MeWi stammen diese Stoffe aus nachhaltigen Quellen. (Foto: LIKAT, nordlicht)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Aufwand an Druck und Temperatur verringert<\/h3>\n\n\n\n

Das Projekt E4<\/sup>MeWi zielt auf eine Alternative zum herk\u00f6mmlichen Verfahren ab. Sein Kernst\u00fcck ist der Katalysator, der H2<\/sub> und CO in gel\u00f6stem Zustand so reagieren l\u00e4sst, dass Methanol entsteht. Das Kohlenmonoxid wird zuvor aus CO2<\/sub> gewonnen. Der daf\u00fcr genutzte Mangan-Katalysator wurde urspr\u00fcnglich am LIKAT in der Themengruppe von Dr. Kathrin Junge, Bereich Prof. Dr. Matthias Beller, entwickelt. Er erm\u00f6glicht ein v\u00f6llig neues Vorgehen, das den Aufwand an Druck und Temperatur f\u00fcr die Methanolherstellung halbiert. Zudem kommt das Verfahren ohne fossile Rohstoffe aus, was den Katalysator zum Mosaikstein f\u00fcr eine k\u00fcnftige CO2<\/sub>– und klimaneutrale Kreislaufwirtschaft macht. Zumal Methanol, gr\u00fcn produziert, sich auch gut als chemischer Speicher f\u00fcr Wasserstoff eignet, einem Hoffnungstr\u00e4ger der Energiewende.<\/p>\n\n\n\n

Methanol-Anlagen in Containergr\u00f6\u00dfe<\/h3>\n\n\n
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\"Vereinfachtes
Vereinfachtes Schema der Reaktion: Kohlenmonoxid (CO, gewonnen aus CO2) reagiert mit Wasserstoff zu Methanol (CH3OH). \u00dcber dem Pfeil: So k\u00f6nnte ein Modell des Katalysators aussehen. Ein Mangan-Atom (Mn) ist das reaktive Zentrum, das von einer H\u00fclle, dem Liganden, gesch\u00fctzt wird. In diesem Ligand spielen Phosphor- und Stickstoff- Atome (P und N) eine besondere Rolle. Sie umklammern zangenartig das Mn-Atom. Abb: LIKAT\/Neitzel<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Den Projektbeteiligten von E4<\/sup>MeWi schwebt eine Anlage in Containergr\u00f6\u00dfe vor, die quasi am Feldrand, auf dem Betriebs- oder Bauernhof lokale Ressourcen f\u00fcr eine nachhaltige Wertsch\u00f6pfung nutzt: Wind- und Sonnenenergie, CO2<\/sub>-Emissionen aus Punktquellen und aus Biogas, Plastikm\u00fcll oder Holzabf\u00e4llen. Aus CO2<\/sub> und Wasser entsteht im Reaktionsverbund zun\u00e4chst Synthesegas, eben jenes Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das mit dem neuen Katalysator zu Methanol umgewandelt wird.<\/p>\n\n\n\n

Gordon Neitzel hat daf\u00fcr den bekannten Mangan-Katalysator entscheidend optimiert, indem er neue Strukturen f\u00fcr den Liganden entwickelte, der das katalytisch aktive Zentrum sch\u00fctzend umgibt. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eOhne diese H\u00fclle w\u00fcrde Kohlenmonoxid das Mangan-Atom im Zentrum des Katalysators angreifen und die Komplexverbindung zerst\u00f6ren.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Durch diese Arbeit verdoppelt sich nun die Reaktionsgeschwindigkeit in der Methanolherstellung. Das bringt die Projektpartner einer wirtschaftlich funktionierende Anlage ein gutes St\u00fcck n\u00e4her. Denn auch das geh\u00f6rt zum Anliegen einer solchen dezentralen Produktion: einen v\u00f6llig neuen Markt f\u00fcr den Methanol-Handel einzurichten und damit wirtschaftliche Transformationsprozesse zu f\u00f6rdern.<\/p>\n\n\n\n


Publikation<\/h3>\n\n\n\n

\u201cAn Improved Manganese Pincer Catalyst for low Temperature Hydrogenation of Carbon Monoxide to Methanol\u201d; G. Neitzel, R. Razzaq, A. Spannenberg, K. Stier, M. P. Checinski, R. Jackstell, M. Beller, ChemCatChem 2024<\/em>, e202301053; DOI: doi\/10.1002\/cctc.202301053<\/a><\/p>\n\n\n\n


Kontakte<\/h3>\n\n\n\n

Gordon Neitzel
Doktorand in der Themengruppe
\u201cAngewandte Carbonylierungen\u201c
E-Mail: Gordon.neitzel@catalysis.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

Dr. Ralf Jackstell
Themenleiter \u201cAngewandte Carbonylierungen\u201c
E-Mail: ralf.jackstell@catalysis.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

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