(Sner/iStock) Forscher haben Katalysatoren entwickelt, die Kohlendioxid – die Hauptursache der globalen Erwärmung – in Kunststoffe, Stoffe, Harze und andere Produkte umwandeln können.
Die Elektrokatalysatoren sind neben Enzymen die ersten Materialien, die Kohlendioxid und Wasser mit einem Wirkungsgrad von über 99 Prozent in Kohlenstoffbausteine mit einem, zwei, drei oder vier Kohlenstoffatomen umwandeln können.
Zwei der Produkte – Methylglyoxal (C3) und 2,3-Furandiol (C4) – können als Vorprodukte für Kunststoffe, Klebstoffe und Arzneimittel verwendet werden. Giftiger Formaldehyd könnte durch Methylglyoxal ersetzt werden, was sicherer ist.
(Karin Calvinho/Rutgers University-New Brunswick)
Die Entdeckung, die auf der Chemie der künstlichen Photosynthese basiert, wird in der Zeitschrift ausführlich beschrieben Energie- und Umweltwissenschaften .
„Unser Durchbruch könnte zur Umwandlung von Kohlendioxid in wertvolle Produkte und Rohstoffe in der chemischen und pharmazeutischen Industrie führen“, sagt der leitende Autor Charles Dismukes, Professor in der Abteilung für Chemie und chemische Biologie sowie der Abteilung für Biochemie und Mikrobiologie an der Rutgers University. New Brunswick.
Er ist außerdem leitender Forscher am Rutgers Waksman Institute of Microbiology.
Zuvor zeigten Wissenschaftler, dass Kohlendioxid mit relativ hohen Ausbeuten elektrochemisch in Methanol, Ethanol, Methan und Ethylen umgewandelt werden kann.
Laut Hauptautorin Karin Calvinho, einer Doktorandin der Chemie, ist eine solche Produktion jedoch ineffizient und zu kostspielig, um kommerziell machbar zu sein.
Mit fünf Katalysatoren aus Nickel und Phosphor, die billig und reichlich vorhanden sind, können Forscher jedoch Kohlendioxid und Wasser elektrochemisch in eine breite Palette kohlenstoffbasierter Produkte umwandeln, sagt sie.
Die Wahl des Katalysators und andere Bedingungen bestimmen, wie viele Kohlenstoffatome zu Molekülen oder sogar zu längeren Polymeren zusammengefügt werden können. Generell gilt: Je länger die Kohlenstoffkette, desto wertvoller das Produkt.
Der nächste Schritt besteht darin, mehr über die zugrunde liegende chemische Reaktion zu erfahren, damit daraus andere wertvolle Produkte wie Diole hergestellt werden können, die in der Polymerindustrie weit verbreitet sind, oder Kohlenwasserstoffe, die als erneuerbare Kraftstoffe verwendet werden können. Die Forscher entwerfen, bauen und testen Elektrolyseure für den kommerziellen Einsatz.
Basierend auf ihrer Arbeit haben die Forscher Patente für die Elektrokatalysatoren erworben und das Start-up-Unternehmen RenewCO₂ gegründet.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Energie- und Umweltwissenschaften .
Quelle: Rutgers-Universität
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