Forscher erhält millionenschwere EU-Förderung für neues Oxidationsverfahren

15.09.2016 - Deutschland

Juniorprofessor Dr. Frederic William Patureau von der TU Kaiserslautern wird für seine Arbeiten von der Europäischen Union mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet. Er erhält dazu in den kommenden fünf Jahren 1,49 Millionen Euro. Der Chemiker und sein Team beschäftigen sich damit, stabile Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung zu aktivieren. Sie suchen neue Wege, um diese oxidativ einfacher zu nützlichen und neuartigen Verbindungen umzusetzen. Bislang ist eine solche Oxidation, gesteuert durch die sogenannte C-H-Aktivierung, nur mit Hilfe von Metallverbindungen möglich. Die Kaiserlauterer Forscher möchten dazu nun direkt Sauerstoff und das Gas Propen nutzen.

Um stabile chemische Bindungen aufzubrechen, braucht es viel Energie. „Zum Einsatz kommen dabei meist Katalysatoren wie zum Beispiel Metallverbindungen. Sie setzen die notwendige Energie für den Bindungsbruch herab, wodurch die chemische Reaktionen ablaufen kann“, sagt Juniorprofessor Frederic Patureau. Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen sind ein Beispiel hierfür. Um sie zu trennen, setzen Industrie und Forschung nach wie vor auf Metallverbindungen. „Solche C-H-Aktivierungen sind mit hohen Kosten und hohem Materialeinsatz verbunden“, so der Chemiker weiter.

Patureau und sein Team möchten bei diesem Prozess neue Wege gehen. „Wir wollen eine Technik entwickeln, bei der wir reinen Sauerstoff als Oxidationsmittel verwenden“, sagt der Juniorprofessor. „Bei der Spaltung käme es zu einer sogenannten Redoxreaktion. Der verwendete Sauerstoff dient zur Oxidation der C-H-Bindung und bricht diese auf. Die Elektronen der C-H-Bindung werden dabei zur Reduktion des Sauerstoffs genutzt, in dem Wasserstoff an Sauerstoff bindet.“

Die Herausforderung bei diesem Vorhaben wird der Sauerstoff sein, wie Patureau erläutert: „Er reagiert meist sehr träge mit verschiedenen Katalysatoren. Wir möchten für unseren Katalysator daher das Gas Propen oder dessen strukturellen Analoga verwenden, das den Sauerstoff direkt aktivieren kann, um so die C-H-Bindung besser aufzubrechen.“

Für die chemische Industrie wird die Technik von besonderem Interesse sein, da bei der Produktion von verschiedenen Chemikalien die C-H-Aktivierung eine große Rolle spielt. Unternehmen könnten dadurch künftig Kosten einsparen. Als Abfallprodukt entsteht hierbei außerdem nur Wasser, das nicht teuer entsorgt werden muss.

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