Klimafreundlich Ameisensäure und Wasserstoff aus dem Abfallprodukt Glycerin gewinnen
Neues Elektrolyseverfahren könnte wichtigen Beitrag zur Elektrifizierung der chemischen Industrie leisten
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Forschende der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben eine Methode entwickelt, mit der sich aus dem Abfallprodukt Glycerin die Rohstoffe Ameisensäure und Wasserstoff erzeugen lassen. Ameisensäure ist für die Industrie vielfach verwendbar, Wasserstoff kann zum Beispiel als Energieträger für Fahrzeuge dienen. Zudem hat die neue Methode den Vorteil, dass sie mit Strom funktioniert und somit CO2-neutral angewendet werden kann. Diese Ergebnisse hat das Forschungsteam vor kurzem in der Zeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht. „Der von uns entwickelte Ansatz kann einen wichtigen Beitrag zur Elektrifizierung der chemischen Industrie leisten, die die Unternehmen derzeit in großem Stil vorantreiben, um ihre CO2-Emissionen zu senken“, sagt Prof. Dr. Carsten Streb vom Department Chemie der JGU, der die Studie geleitet hat. „Prozesse, die bisher unter Einsatz von großen Mengen Erdöl oder Erdgas durchgeführt werden müssen, könnten dann mit nachhaltigem Strom betrieben werden.“
CO2-neutrale Herstellung von Ameisensäure
Entstanden ist der Ansatz aus der bereits bekannten Wasserstoff-Elektrolyse, bei der Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Bei der „hybriden Elektrolyse“ nutzen die Forschenden als Ausgangsstoff neben Wasser Glycerin, das unter anderem bei der Biodiesel-Produktion in riesigen Mengen anfällt. Als zweites Produkt, statt des Sauerstoffs, entsteht dann Ameisensäure. Sie wird üblicherweise aus Erdöl hergestellt, was jedoch mit hohen CO2-Emissionen einhergeht. „Die elektrochemische Herstellung von Ameisensäure aus Glycerin ist dagegen CO2-neutral, wenn sie mit grünem Strom durchgeführt wird“, sagt Streb. Chemisch gesehen brechen die Forschenden bei der Elektrolyse Glycerin, das über drei Kohlenstoffatome verfügt, auf Ameisensäure mit nur einem Kohlenstoffatom herunter.
Neuer Katalysator entwickelt
Für die neue Methode haben die Forschenden einen neuen Katalysator entwickelt: Dabei befinden sich die zwei Metalle Kupfer und Palladium auf atomarer Ebene in enger Nachbarschaft. „Wir haben den Katalysator nicht nur entwickelt, sondern bereits ein recht gutes Verständnis davon, was das Material macht und wie man es optimieren könnte“, sagt Streb. Theoretische und Experimentelle Erkenntnisse dazu steuerte ein kooperierendes Team der National Taiwan University of Science and Technology bei.
In weiteren Schritten wollen die Forschenden um Streb untersuchen, wie sich das teure Edelmetall Palladium im Katalysator durch günstigere Materialien ersetzen lässt. Auch die Methanol-Erzeugung steht auf der Agenda – schließlich ist der Bedarf an Methanol erheblich größer als der an Ameisensäure. Eventuell könnte sie durch die Hinzunahme eines zweiten reduktiven Elektrolyseprozesses ermöglicht werden.
Originalveröffentlichung
Soressa Abera Chala, Ekemena O. Oseghe, Keseven Lakshmanan, Marcel Langer, Katharina Potemkin, Paul Heim, Rongji Liu, Tobias Rios Studer, Meng‐Che Tsai, Kecheng Cao, Chun‐Chi Chang, Chia‐Yu Chang, Kevin Sowa, Elnaz Ebrahimi, Sarra Rahali, Simon T. Clausing, Sina Sadigh Akbari, Joachim Bansmann, Bing Joe Hwang, Carsten Streb; "Molecular Bottom‐Up Design of Single‐Site Copper‐Palladium Catalysts for Selective Glycerol Electro‐Oxidation"; Advanced Energy Materials, 2026-1-6
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