Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Katalysator für nachhaltiges Methanol

01.08.2019

ETH Zürich / Matthias Frei

Die Technologie ermöglicht, CO2 zu rezyklieren und daraus Methanol herzustellen.

Wissenschaftler der ETH Zürich und des Mineralölunternehmens Total haben einen neuen Katalysator entwickelt, mit dem Methanol aus CO2 und Wasserstoff hergestellt werden kann. Die Technologie hat realistische Marktchancen und ermöglicht die nachhaltige Produktion von Flüssigtreibstoffen und Chemikalien.

Die Weltwirtschaft fusst immer noch auf den fossilen Kohlenstoffquellen Erdöl, Erdgas und Kohle. Dies nicht nur für die Produktion von Treib- und Brennstoffen, sondern auch als Rohstoff für die chemische Industrie zur Herstellung von Kunstoffen und zahlreichen weiteren chemischen Verbindungen. Seit Längerem werden zwar Wege gesucht, Flüssigtreibstoffe und chemische Produkte aus alternativen, nachhaltigen Rohstoffen herzustellen, diese sind jedoch bis jetzt nicht über Nischenanwendungen hinausgekommen.

Wissenschaftler der ETH Zürich haben nun zusammen mit dem französischen Mineralölunternehmen Total eine neue Technologie entwickelt, mit der man Methanol effizient direkt aus CO2 und Wasserstoff herstellen kann. Methanol gilt als Grundchemikalie. Es ist möglich, daraus Treibstoffe und eine grosse Bandbreite an chemischen Produkten herzustellen, darunter auch solche, die heute auf fossilen Rohstoffen basieren. Ausserdem hat Methanol das Potenzial, selbst als Treibstoff zu dienen, zum Beispiel in Methanol-Brennstoffzellen.

Nanotechnologie

Kern des neuen Ansatzes ist ein chemischer Katalysator auf der Basis von Indiumoxid, den das Team unter der Leitung von Javier Pérez-Ramírez, Professor für Katalyse-Engineering an der ETH Zürich, entwickelt hat. Dass sich Indiumoxid eignet, um die entsprechende chemische Reaktion zu katalysieren, hat das Team bereits vor wenigen Jahren experimentell zeigen können. Vielversprechend war schon damals, dass bei Verwendung dieses Katalysators praktisch nur Methanol und, mit Ausnahme von Wasser, fast keine Nebenprodukte entstehen. Zudem erwies sich der Katalysator als sehr stabil. Allerdings war Indiumoxid als Katalysator nicht ausreichend aktiv. Das heisst, es werden davon grosse Mengen gebraucht, weshalb sich damit keine wirtschaftlich rentable Anlage betreiben lässt.

Den Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die Aktivität des Katalysators markant zu erhöhen, ohne dessen Selektivität und Stabilität zu beeinträchtigen. Sie versetzten dazu das Indiumoxid mit einer geringen Menge Palladium. «Genauer gesagt führen wir einzelne Palladium-Atome ins Kristallgitter des Indiumoxids ein, welche weitere Palladium-Atome an dessen Oberfläche verankern und damit Cluster bilden, welche wichtig sind für die Leistung des Katalysators», erklärt Cecilia Mondelli, Wissenschaftlerin in Pérez-Ramírez’ Gruppe. Man könne somit von Nanotechnologie sprechen, ergänzt Pérez-Ramírez. Die Arbeit zeige beispielhaft, dass die chemische Katalyse durch theoretische Überlegungen und den Einsatz von moderner Analytik eine Nanotechnologie geworden sei.

Geschlossener Kohlenstoffkreislauf

«Heute wird Methanol industriell ausschliesslich aus fossilen Energiequellen gewonnen, mit einem entsprechend hohen CO2-Fussabdruck», sagt der ETH-Professor. «Mit unserer Technik benutzen wir CO2 zur Herstellung von Methanol.» Dieses CO2 kann aus der Luft gewonnen werden oder – was einfacher und effizienter ist – aus der Abluft von Verbrennungskraftwerken. Auch wenn aus dem Methanol Treibstoffe synthetisiert werden, die man später verbrennt, wird das CO2 rezykliert und der Kohlenstoffkreislauf damit geschlossen.

Zur Herstellung des zweiten Ausgangsstoffes, Wasserstoff, wird Elektrizität benötigt. Stamme diese aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne oder Wasserkraft, liessen sich damit nachhaltiges Methanol und somit nachhaltige Chemikalien und Flüssigtreibstoffe herstellen, wie die Wissenschaftler betonen.

Gegenüber anderen Ansätzen, die derzeit verfolgt werden um «grüne» Treibstoffe herzustellen, habe diese Methode den grossen Vorteil, dass sie nahe an der Marktreife sei, so Pérez-Ramírez. Die ETH Zürich und Total haben die Technologie gemeinsam zum Patent angemeldet. Total plant, die Methode hochzuskalieren und sie möglicherweise in den kommenden Jahren in einer Demonstrationsanlage umzusetzen. 

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über ETH Zürich
  • News

    Wie Licht Elektronen in Metallen dirigiert

    ETH Forscher haben gemessen, wie Elektronen in Übergangsmetallen in Bruchteilen eines optischen Schwingungszyklus umverteilt werden. Die Elektronen konzentrieren sich in weniger als einer Femtosekunde um die Metallatome. Diese Umverteilung könnte wichtige makroskopische Eigenschaften von Ve ... mehr

    Einzelne Atome im Visier

    Mit der NMR-Spektroskopie ist es in den letzten Jahrzehnten möglich geworden, die räumliche Struktur von chemischen und biochemischen Moleküle zu erfassen. ETH-Forscher haben nun einen Weg gefunden, wie man dieses Messprinzip auf einzelne Atome anwenden kann. Die Kernspinresonanz-Spektrosko ... mehr

    Neue solare Mini-Raffinerie

    Forscher der ETH Zürich haben die Technologie entwickelt, die aus Sonnenlicht und Luft flüssige Treibstoffe herstellt. Zum ersten Mal weltweit demonstrieren sie die gesamte thermochemische Prozesskette unter realen Bedingungen. Die neue solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschine ... mehr

  • Forschungsinstitute

    ETH Zürich Inst.f. Lebensm.wiss.,Ern.,Ges.

    Die Kernkompetenzen des Labors für Lebensmittelmikrobiologie sind die Detektion und Kontrolle von pathogenen Organismen im Lebensmittel, die Analyse komplexer Mikrofloren und molekulare Mechanismen der bakteriellen Pathogenität. mehr

  • q&more Artikel

    Analytik in Picoliter-Volumina

    Zeit, Kosten und personellen Aufwand senken – viele grundlegende sowie angewandte analytische und diagnostische Herausforderungen können mit Lab-on-a-Chip-Systemen realisiert werden. Sie erlauben die Verringerung von Probenmengen, die Automatisierung und Parallelisierung von Arbeitsschritte ... mehr

    Investition für die Zukunft

    Dies ist das ganz besondere Anliegen und gleichzeitig der Anspruch von Frau Dr. Irmgard Werner, die als Dozentin an der ETH Zürich jährlich rund 65 Pharmaziestudenten im 5. Semester im Praktikum „pharmazeutische Analytik“ betreut. Mit Freude und Begeisterung für ihr Fach stellt sie sich imm ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Petra S. Dittrich

    Jg. 1974, ist Außerordentliche Professorin am Department Biosysteme der ETH Zürich. Sie studierte Chemie an der Universität Bielefeld und Universidad de Salamanca (Spanien). Nach der Promotion am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen war sie Postdoktorandin am ISAS In ... mehr

    Dr. Felix Kurth

    Jg. 1982, studierte Bioingenieurwesen an der Technischen Universität Dortmund und an der Königlich Technischen Hochschule in Stockholm. Für seine Promotion, die er 2015 von der Eidgenössisch Technischen Hochschule in Zürich erlangte, entwickelte er Lab-on-a-Chip Systeme und Methoden zur Qua ... mehr

    Lucas Armbrecht

    Jg. 1989, studierte Mikrosystemtechnik an der Albert-Ludwigs Universität in Freiburg im Breisgau. Während seines Masterstudiums konzentrierte er sich auf die Bereiche Sensorik und Lab-on-a-Chip. Seit dem Juni 2015 forscht er in der Arbeitsgruppe für Bioanalytik im Bereich Einzelzellanalytik ... mehr

Mehr über Total
  • News

    Total übertrifft Erwartungen und plant neue Übernahmen

    (dpa-AFX) Der französische Ölkonzern Total hat seinen neuen Wachstumskurs im zweiten Quartal fortgesetzt. Im Zeitraum April bis Juni stieg der bereinigte Gewinn im Vorjahresvergleich um 14 Prozent auf 2,47 Milliarden US-Dollar, wie Total am Donnerstag mitteilte. Analysten hatten mit weniger ... mehr

    Iran unterzeichnet Milliardendeal mit Frankreichs Total

    (dpa) Der französische Total-Konzern hat als erstes westliches Energieunternehmen seit Ende der Sanktionen einen Milliardendeal mit dem Iran geschlossen. Mit dem laut Teheran rund fünf Milliarden Dollar (4,3 Milliarden Euro) schweren Geschäft will der Iran sein riesiges Erdgasfeld South Par ... mehr

    Total-Konzern steht vor Gas-Deal-Abschluss mit Iran

    (dpa-AFX) Der französische Ölkonzern Total steht kurz vor dem Abschluss eines Gas-Deals mit Iran. Das Land plant die Unterzeichnung eines Vertrags mit 20-jähriger Laufzeit am Montag, wie ein Vertreter von Total der Nachrichtenagentur Bloomberg bestätigte. Neben Total wird noch die China Nat ... mehr

  • Firmen

    Total Petrochemicals Antwerpen S.A./NV

    mehr

    Total S.A.

    Total S.A. (ehemals: TotalFinaElf) ist ein weltweit agierendes Unternehmen in den Bereichen Förderung, Raffinierung (Verfeinerung), Handel und Vertrieb von Erdöl und Erdgas. Der Vertrieb erfolgt auch über ein eigenes Tankstellennetz. Neben der Marke Total gehören auch Elf und Elan zum Produ ... mehr

    Total SA

    Total S.A. (ehemals: TotalFinaElf) ist ein weltweit agierendes Unternehmen in den Bereichen Förderung, Raffinierung (Verfeinerung), Handel und Vertrieb von Erdöl und Erdgas. Der Vertrieb erfolgt auch über ein eigenes Tankstellennetz. Neben der Marke Total gehören auch Elf und Elan zum Produ ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.