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02.10.2019

CO2 verwerten wie Enzyme

Abgeschaut von natürlichen Enzymen: Mithilfe von Nanopartikeln als Katalysatoren gelang es deutschen und australischen Forschern, Kohlendioxid in Wertstoffe umzuwandeln.

Peter O’Mara aus Sydney (links) und Patrick Wilde aus Bochum arbeiten an einer elektrochemischen Zelle für die CO2-Reduktion.
Quelle: 
RUB, Kramer

Das internationale Forschungsteam mit Wissenschaftlern der Ruhr-Universität Bochum und der University of New South Wales in Australien konnten aus dem Ausgangsstoff Kohlenstoffdioxid Endprodukte wie Ethanol und Propanol herstellen. Wie sie im Fachjournal Journal of the American Chemical Society berichten, machten die Forscher sich den Mechanismus von Enzymen zunutze, die für Kaskadenreaktionen verschiedene aktive Zentren besitzen. Jedes aktive Zentrum des Enzyms ist auf bestimmte Reaktionsschritte spezialisiert. So kann ein einziges Enzym aus einem vergleichsweise einfach aufgebauten Ausgangsstoff ein komplexes Produkt erzeugen.

Nanopartikel nach enzymatischem Vorbild

Dieses Prinzip nutzten die Wissenschaftler als Vorbild und schufen metallische Nanopartikel mit mehreren aktiven Zentren. Die erstellten Nanopartikel, sogenannte Nanozyme, haben zwei aktive Zentren: einen Silberkern und eine Kupferschicht. Dabei werden Zwischenprodukte mithilfe des Silberkerns gebildet, die anschließend mit der Kupferschicht reagieren. Schlussendlich verlassen die Endstoffe die Partikel. „Die Kaskadenreaktionen der Enzyme auf katalytisch aktive Nanopartikel zu übertragen, könnte ein entscheidender Schritt im Design von Katalysatoren sein“, resümiert Wolfgang Schuhmann, Leiter des Bochumer Zentrums für Elektrochemie.

„Es gibt auch andere Nanopartikel, die diese Produkte ohne Kaskadenprinzip aus CO2  herstellen können. Allerdings benötigten sie deutlich mehr Energie,“ so Schuhmann. Die Wissenschaftler versuchen nun das Konzept weiterzuentwickeln, um noch wertvollere Produkte wie Ethylen oder Butanol herstellen zu können.

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