{"id":156624,"date":"2025-01-16T07:05:00","date_gmt":"2025-01-16T06:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=156624"},"modified":"2025-01-14T15:46:49","modified_gmt":"2025-01-14T14:46:49","slug":"von-co2-zu-acetaldehyd-auf-dem-weg-zu-einer-gruneren-industriellen-chemie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/von-co2-zu-acetaldehyd-auf-dem-weg-zu-einer-gruneren-industriellen-chemie\/","title":{"rendered":"Von CO2 zu Acetaldehyd: Auf dem Weg zu einer gr\u00fcneren industriellen Chemie"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Acetaldehyd<\/a>\u00a0ist eine lebenswichtige Chemikalie, die zur Herstellung von Parf\u00fcm bis hin zu Kunststoffen verwendet wird. Heutzutage wird zu seiner Herstellung haupts\u00e4chlich Ethylen, eine Petrochemikalie, verwendet. Doch zunehmende Umweltbedenken zwingen die chemische Industrie dazu, ihre Abh\u00e4ngigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, weshalb Wissenschaftler nach umweltfreundlicheren Methoden zur Herstellung von Acetaldehyd suchen.<\/strong><\/p>\n\n\n

\n
\"\"
\u00a9 EPFL.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Derzeit wird Acetaldehyd durch das so genannte “Wacker-Verfahren” hergestellt, eine chemische Synthesemethode, bei der Ethylen aus Erd\u00f6l und Erdgas mit anderen Chemikalien wie starken S\u00e4uren, z. B. Salzs\u00e4ure, verwendet wird. Das Wacker-Verfahren hat nicht nur einen gro\u00dfen Kohlenstoff-Fu\u00dfabdruck, sondern ist auch ressourcenintensiv und auf lange Sicht nicht nachhaltig.<\/p>\n\n\n

\n
\"Cedric
Cedric David Koolen zeigt eine elektrochemische Zelle, die im Labor f\u00fcr Materialien f\u00fcr erneuerbare Energien verwendet wird. \u00a9 EPFL.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Eine vielversprechende L\u00f6sung f\u00fcr dieses Problem ist die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid (CO2<\/sub>) zu n\u00fctzlichen Produkten. Da CO2<\/sub> ein Abfallprodukt ist, das zur globalen Erw\u00e4rmung beitr\u00e4gt, werden mit diesem Ansatz gleich zwei Umweltprobleme angegangen: Es werden CO2<\/sub>-Emissionen reduziert und wertvolle Chemikalien hergestellt.<\/p>\n\n\n\n

Ein innovativer Katalysator f\u00fcr mehr Effizienz<\/h3>\n\n\n\n

Katalysatoren auf Kupferbasis haben sich f\u00fcr diese Umwandlung als potenziell geeignet erwiesen, doch bisher hatten sie mit einer geringen Selektivit\u00e4t zu k\u00e4mpfen – was bedeutet, dass sie statt des gew\u00fcnschten Acetaldehyds ein Gemisch von Produkten erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

Nun haben Wissenschaftler eines \u00f6ffentlich-privaten Konsortiums unter der Leitung von Cedric David Koolen in der Gruppe von Andreas Z\u00fcttel an der EPFL, Jack K. Pedersen an der Universit\u00e4t Kopenhagen und Wen Luo an der Universit\u00e4t Shanghai einen neuartigen Katalysator auf Kupferbasis entwickelt, der CO2 <\/sub>mit einer beeindruckenden Effizienz von 92 % selektiv in Acetaldehyd umwandeln kann.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Durchbruch, der in Nature Synthesis<\/em> ver\u00f6ffentlicht wurde, bietet eine umweltfreundlichere und nachhaltigere M\u00f6glichkeit zur Herstellung von Acetaldehyd und k\u00f6nnte das Wacker-Verfahren ersetzen. Dar\u00fcber hinaus ist der Katalysator skalierbar und kosteng\u00fcnstig, was die T\u00fcr f\u00fcr industrielle Anwendungen \u00f6ffnet.<\/p>\n\n\n\n

“Das Wacker-Verfahren hat sich in den letzten 60 Jahren praktisch nicht ver\u00e4ndert. Es basiert immer noch auf der gleichen Grundchemie. Die Zeit war reif f\u00fcr einen gr\u00fcnen Durchbruch”, sagt Koolen.<\/p>\n\n\n\n

“Faszinierende Chemie”<\/h3>\n\n\n\n

Die Forscher begannen mit der Synthese winziger Cluster von Kupferpartikeln, die jeweils etwa 1,6 Nanometer gro\u00df sind, mit einer Methode namens Funkenablation. Bei dieser Technik werden Kupferelektroden in einer Inertgasumgebung verdampft, wodurch die Wissenschaftler die Partikelgr\u00f6\u00dfe genau kontrollieren konnten. Die Kupfercluster wurden dann auf Kohlenstofftr\u00e4gern immobilisiert, um einen stabilen und wiederverwendbaren Katalysator zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n

Im Labor testete das Team die Leistung des Katalysators, indem es eine Reihe von elektrochemischen Reaktionen mit CO2<\/sub> in einer kontrollierten Umgebung durchf\u00fchrte. Mit Hilfe eines Synchrotrons – einer Gro\u00dfanlage, die eine sehr helle Lichtquelle erzeugt – stellte das Team sicher, dass die Kupfercluster aktiv CO2<\/sub> in Acetaldehyd umwandelten, und zwar mit einer Technik namens R\u00f6ntgenabsorptionsspektroskopie.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Die Kupfercluster erreichten eine 92%ige Selektivit\u00e4t f\u00fcr Acetaldehyd bei einer relativ niedrigen Spannung, was f\u00fcr die Energieeffizienz entscheidend ist. In einem 30-st\u00fcndigen Belastungstest zeigte der Katalysator eine hohe Stabilit\u00e4t und behielt seine Leistung \u00fcber mehrere Zyklen hinweg bei. Die Forscher stellten au\u00dferdem fest, dass die Kupferpartikel w\u00e4hrend der gesamten Reaktion ihren metallischen Charakter beibehielten, was zur Langlebigkeit des Katalysators beitr\u00e4gt.<\/p>\n\n\n\n

“Was uns wirklich \u00fcberraschte, war, dass das Kupfer metallisch blieb, selbst nach dem Entfernen des Potenzials und der Aussetzung an die Luft”, sagt Co-Autor Wen Luo. “Normalerweise oxidiert Kupfer wie verr\u00fcckt, insbesondere so kleines Kupfer. Aber in unserem Fall bildete sich eine Oxidh\u00fclle um den Cluster, die den Kern vor weiterer Oxidation sch\u00fctzt. Und das erkl\u00e4rt die Wiederverwertbarkeit des Materials. Faszinierende Chemie.”<\/p>\n\n\n\n

Der Schl\u00fcssel zum Erfolg<\/h3>\n\n\n\n

Warum hat der neue Katalysator so gut funktioniert? Computersimulationen haben gezeigt, dass die Kupfercluster eine spezifische Konfiguration von Atomen aufweisen, die die Bindung und Umwandlung von CO2<\/sub>-Molek\u00fclen in einer Weise f\u00f6rdert, die die Herstellung von Acetaldehyd gegen\u00fcber anderen m\u00f6glichen Produkten wie Ethanol oder Methan beg\u00fcnstigt.<\/p>\n\n\n\n

“Das Gro\u00dfartige an unserem Verfahren ist die Tatsache, dass es auf jedes andere Katalysatorsystem angewendet werden kann”, sagt Co-Autor Jack K. Pedersen. “Mit unseren Berechnungen k\u00f6nnen wir Cluster schnell auf vielversprechende Eigenschaften untersuchen. Ob f\u00fcr die CO2<\/sub>-Reduktion oder die Wasserelektrolyse, mit der Funkenablation k\u00f6nnen wir das neue Material m\u00fchelos herstellen und direkt im Labor testen. Das ist viel schneller als der typische Test-Lern-Wiederholungs-Zyklus”.<\/p>\n\n\n\n

Der neue Kupferkatalysator ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer umweltfreundlicheren industriellen Chemie. In gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab k\u00f6nnte er das Wacker-Verfahren ersetzen, wodurch der Bedarf an Petrochemikalien und die CO2<\/sub>-Emissionen sinken w\u00fcrden. Da Acetaldehyd ein Baustein f\u00fcr viele andere Chemikalien ist, hat diese Forschung das Potenzial, zahlreiche Industriezweige zu ver\u00e4ndern, von der Pharmazie bis zur Landwirtschaft.<\/p>\n\n\n\n

<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Acetaldehyd\u00a0ist eine lebenswichtige Chemikalie, die zur Herstellung von Parf\u00fcm bis hin zu Kunststoffen verwendet wird. Heutzutage wird zu seiner Herstellung haupts\u00e4chlich Ethylen, eine Petrochemikalie, verwendet. Doch zunehmende Umweltbedenken zwingen die chemische Industrie dazu, ihre Abh\u00e4ngigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, weshalb Wissenschaftler nach umweltfreundlicheren Methoden zur Herstellung von Acetaldehyd suchen. Derzeit wird Acetaldehyd durch das […]<\/p>\n","protected":false},"author":114,"featured_media":156616,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Mit diesem Durchbruch werden zwei Umweltprobleme auf einmal angegangen","footnotes":""},"categories":[5571],"tags":[14777,20215,11841,14681,10743],"supplier":[5298,335,506,5585,7768,21617,959,19164,9898,2827,1305,25527],"class_list":["post-156624","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-co2-based","tag-elektrochemie","tag-grunechemie","tag-kreislaufwirtschaft","tag-synthese","tag-useco2","supplier-danish-national-research-foundation","supplier-ecole-polytechnique-fdrale-de-lausanne","supplier-eidgenoessische-materialpruefungs-und-forschungsanstalt-empa","supplier-european-union","supplier-horizon-2020","supplier-nature-synthesis","supplier-paul-scherrer-institut-psi","supplier-shanghai-university","supplier-snsf","supplier-university-of-copenhagen","supplier-university-of-technology-delft-nl","supplier-vsparticle"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156624","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\/114"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=156624"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156624\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media\/156616"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=156624"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=156624"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=156624"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=156624"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}