{"id":44091,"date":"2017-07-10T06:42:35","date_gmt":"2017-07-10T04:42:35","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fbenzin-und-chemikalien-aus-pflanzenresten.html"},"modified":"2017-07-04T10:54:48","modified_gmt":"2017-07-04T08:54:48","slug":"benzin-und-chemikalien-aus-pflanzenresten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/benzin-und-chemikalien-aus-pflanzenresten\/","title":{"rendered":"Benzin und Chemikalien aus Pflanzenresten"},"content":{"rendered":"

Aus dem unersch\u00f6pflichen Rohstoff Lignin, der als Bestandteil vieler Pflanzen in grossen Mengen anf\u00e4llt, lassen sich theoretisch Treibstoffe und andere wichtige Substanzen f\u00fcr die Industrie gewinnen \u2013 bislang aber nicht effizient genug. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der ETH Z\u00fcrich haben nun eine Methode gefunden, die bis dato unsichtbaren Zwischenprodukte der bei dieser Umwandlung genutzten katalytischen Reaktionen zu identifizieren. Dadurch lassen sich Herstellungsverfahren in Zukunft gezielter verbessern. Die Studie erscheint in der neusten Ausgabe des Fachjournals Nature Communications.<\/strong><\/p>\n

Wie praktisch und umweltfreundlich es doch w\u00e4re, wenn man Treibstoff ganz einfach aus Pflanzenresten herstellen k\u00f6nnte. Oder Phenole, die man in der Kunststoffindustrie dringend braucht. Wenn sich also fundamentale Rohstoffe unserer Zivilisation einfach aus dem gewinnen liessen, was die Natur jedes Jahr in rauen Mengen produziert und wir sonst vor lauter \u00dcberfluss verrotten lassen.<\/p>\n

Lignin zum Beispiel steckt in allen verholzten Pflanzen und ist mit rund 20 Milliarden Tonnen Jahresaufkommen neben Zellulose und Chitin die h\u00e4ufigste organische Substanz auf Erden. Es besteht zum gr\u00f6ssten Teil aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in einem sehr komplexen und grossen Molek\u00fcl, das aus kleineren Verbindungen aufgebaut ist, wie man sie zur Herstellung von Treibstoff und Phenolen braucht.<\/p>\n

Ein grosser Schritt, den Mechanismus zu verstehen<\/h3>\n

Theoretisch lassen sich also aus Lignin diese Verbindungen durch “aufknacken” gewinnen. Allerdings ist das chemisch extrem kompliziert und aufwendig. Unterm Strich lohnt es bislang nicht. Doch dies k\u00f6nnte sich dank ausgekl\u00fcgelter Verfahren \u00e4ndern. Und Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI in Villigen und der ETH Z\u00fcrich sind nun einen grossen Schritt vorangekommen, den Mechanismus hinter den Reaktionen besser zu verstehen, die zu den gew\u00fcnschten Chemikalien f\u00fchren k\u00f6nnen. In dem Verfahren wird das grosse Molek\u00fcl Lignin \u2013 die Forscher verwendeten als Modell den Lignin-Baustein Guaiacol (also einen Teil des grossen Molek\u00fcls) \u2013 bei rund 400 Grad und ohne Sauerstoff in kleinere Molek\u00fcle aufgespalten. Dabei kommt ein Katalysator zum Einsatz \u2013 ein Stoff, der die Reaktion beschleunigt ohne verbraucht zu werden. In diesem Fall nutzten die Forscher einen Zeolith, ein Material mit vielen Poren und einer daher grossen Oberfl\u00e4che, an der die Reaktion stattfinden kann.<\/p>\n

Zun\u00e4chst entstehen f\u00fcr Sekundenbruchteile sogenannte Intermediate \u2013 gasf\u00f6rmige Zwischenprodukte, die mit dem Wasser und Sauerstoff der Umgebung sofort weiter zu Phenolen und anderen stabilen Endprodukten reagieren. “Diese Intermediate kann man mit herk\u00f6mmlichen Methoden nicht beobachten”, sagt Patrick Hemberger, Strahllinienwissenschaftler an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI. “Vor allem kann man sie kaum unterscheiden, weil ihre Molek\u00fcle oft aus den gleichen Atomen bestehen, die nur verschieden angeordnet sind. K\u00f6nnten wir aber diese Zwischenprodukte und ihr Mengenverh\u00e4ltnis bestimmen, dann liesse sich auch das Verfahren so ver\u00e4ndern, dass bestimmte Intermediate bevorzugt erzeugt werden und am Ende die Ausbeute des gew\u00fcnschten Produkts steigt.”<\/p>\n

Synchrotronlicht macht Unsichtbares sichtbar<\/h3>\n

Da die Molek\u00fcle gleich viel wiegen, sind sie etwa f\u00fcr ein Massenspektrometer, das Substanzen anhand ihres Gewichts sortiert, nicht auseinanderzuhalten. “Mittels sogenannter Vakuum-Ultraviolett-Synchrotronstrahlung und einer Kombination aus Massenspektrometrie und Photoelektronenspektroskopie, die wir hier an der SLS zur Verf\u00fcgung haben, ist uns dies nun gelungen”, berichtet Hemberger. Bedeutet: Die speziellen Lichtstrahlen, die die SLS erzeugt, schlagen Elektronen aus den Molek\u00fclen heraus, die dann mit speziellen Verfahren beobachtet werden. “Die beobachteten Eigenschaften dieser Elektronen gleichen einem Fingerabdruck, sie sind f\u00fcr jede Substanz einzigartig.”<\/p>\n

Bisher wurde bei solchen katalytischen Verfahren per “cook and look” gearbeitet, wie der Chemiker sagt: Man probierte einfach aus, welche Versuchsanordnung am meisten von dem gew\u00fcnschten Produkt ergab, variierte zum Beispiel Temperatur, den Katalysator, die Konzentration der Molek\u00fcle. “Mit dem von Patrick Hemberger entwickelten Ansatz k\u00f6nnen wir nun die komplexen Reaktionsmechanismen erstmals wirklich entr\u00e4tseln”, sagt Co-Autor Jeroen van Bokhoven, Leiter des Labors f\u00fcr Katalyse und nachhaltige Chemie am PSI und Professor f\u00fcr heterogene Katalyse an der ETH Z\u00fcrich. “Und dadurch k\u00f6nnen wir nun gezielter neue, bessere und umweltfreundlichere Herstellungsverfahren entwickeln”, erg\u00e4nzt die zweite Co-Autorin Victoria Custodis. Noch dazu lasse sich der Ansatz auf zahlreiche andere Katalyseverfahren \u00fcbertragen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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