Essigsäure aus Kohlenmonoxid herstellbar
Wissenschaftler der Rice University erzielen kontinuierliche Produktion mit hoher Reinheit
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Designte Kupferwürfel unter dem Elektronenmikroskop (Foto: rice.edu) |
Houston (pte002/13.01.2021/06:05) Essigsäure lässt sich direkt aus giftigem Kohlenmonoxid herstellen, wie Forscher der Rice University http://rice.edu mit einem elektrochemischem Reaktor, der Ameisensäure produziert, ermittelt haben. Essigsäure wird so in einer Konzentration von zwei Prozent erzeugt, der Rest ist Wasser. Das gelang mithilfe nanometergroßer Würfel aus Kupfer, die als Katalysatoren fungierten.
150 Stunden ohne Pause
Das Gerät produziert kontinuierlich. Im Labor lief es 150 Stunden ohne Pause. Die Essigsäure hatte eine Reinheit von 98 Prozent, sodass sie für alle Anwendungen geeignet war, ohne zusätzliche Reinigungsschritte, die bei anderen Versuchen, Essigsäure direkt aus Kohlenmonoxid herzustellen, nötig waren.
Der Reaktor baut auf einem System auf, das Haotian Wang und Thomas Senftle zur Herstellung von Ameisensäure entwickelt hatten. Neu ist der Einsatz von Kupferwürfeln. Je nach ihrer Feinform produzieren sie Alkohol oder Essigsäure. Dabei kommt es auf die Kanten an. Deren Ausgestaltung ist dafür verantwortlich, welches Produkt entsteht. Mittels Computersimulationen entwickelte Senftle die perfekte Form.
Größere Anlage in Planung
Im nächsten Schritt planen die Wissenschaftler eine Anlage, die deutlich größer ist und mehr Essigsäure produziert. Außerdem sei es nötig, den Verbrauch an elektrischer Energie zu reduzieren, um eine wirtschaftliche Produktion sicherzustellen. Essigsäure wird weltweit in einer Menge von 5,5 Mio.Tonnen pro Jahr hergestellt, ein Teil davon biotechnisch von Mikroorganismen, die Ethanol verstoffwechseln. Die technischen Verfahren laufen bei relativ hohen Temperaturen und Drücken ab beziehungsweise benötigen Edelmetall-Katalysatoren.
Essigsäure wird im Lebensmittel- und Pharma-Bereich genutzt. Größter Verbraucher ist die Kunststoffindustrie, denn Essigsäure ist das Vorprodukt von Polyvinylacetat, das für Farben und Klebstoffe, die Papierherstellung und -beschichtung, Textilimprägnierung, Teppichrückseitenbeschichtung oder zur Modifizierung von Putz und Beton verwendet wird. Auch ist es Bestandteil von Kaugummimassen und dient zur Beschichtung von Käse und Wurst.
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