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11.10.2017

Elektrolyse: Neues Werkzeug für grüne Chemie

Die Elektrolyse gilt als Motor der grünen Chemie. Mainzer Forscher haben die elektroorganische Synthese für eine breite technische Anwendung weiterentwickelt.

Forscherin beim Aufbau einer Flusselektrolyse
. Bis zu acht verschiedene Versuche können gleichzeitig in diesem Screening-Elektrolyseur durchgeführt werden.
Forscherin beim Aufbau einer Flusselektrolyse
. Bis zu acht verschiedene Versuche können gleichzeitig in diesem Screening-Elektrolyseur durchgeführt werden.
Quelle: 
Alexander Sell, JGU

Die Elektrolyse fristete lange ein Nischendasein. Nun gilt die elektroorganische Synthese als Motor für die grüne Chemie. Um einen neuen Stoff zu entwickeln, braucht man normalerweise Reagenzien, die recht teuer sind. Außerdem entstehen dabei Abfälle, die hochgiftig sein können. Bei der Elektrolyse hingegen werden die kostspieligen und gefährlichen Reagenzien durch Strom, genauer gesagt Elektroden, ersetzt. So können neue chemische Verbindungen für Materialien auf wesentlich nachhaltigere Weise produziert werden. Die Palette der Produkte reicht von Batterien bis hin zu Medikamenten.

Grüne Chemie für technische Anwendungen

Siegfried Waldvogel von der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz hat das Potenzial der Elektrolyse vor Jahren erkannt. Mithilfe dieser Methode konnte das Mainzer Team bereits den Aromastoff Vanillin aus Holzabfällen für neue Stromspeicher gewinnen. Im Rahmen des Verbundprojektes EPSYLON haben die Mainzer Wissenschaftler nun gemeinsam mit der Evonik Performance Materials GmbH die Elektrolyse als zukunftsweisende und nachhaltige grüne Chemie für technische Anwendungen nutzbar gemacht. Die Entwicklung des Verfahrens wurde im Rahmen des Verbundprojektes vom Bundesforschungsministerium unterstützt.

Stromangebote flexibler nutzen

Wie das Team im Fachjournal „Science Advances“ berichtet, kann mithilfe der neuen Methode flexibel auf das vorhandene Stromangebot reagiert werden. Großes Potenzial sehen die Forscher vor allem bei der Nutzung von Stromüberschüssen aus regenerativen Quellen wie Windkraft oder Solarenergie. Das liegt besonders an der Verwendung eines einzigartigen Elektrolytsystems. Die Elektrolysen sind dabei sehr stabil gegenüber der Stromdichte und können somit in einem über zwei Größenordnungen breiten Stromdichtefenster betrieben werden. Der Studie zufolge bleiben dabei Produktivität und Selektivität erhalten. Die Elektrolyse kann somit auch in kurzer Zeit mit sehr hohem Stromeinsatz durchgeführt werden.

Kürzere Synthese beschleunigt Herstellungsprozess

Darüber hinaus sind keine maßgeschneiderten Elektrolyseapparate notwenig, die eine breite Verwendung in der Chemie bisher erschwerten. Die Forscher sind überzeugt, dass die Chemische Industrie nunmehr ein einfaches Mittel zur Hand hat, um nachhaltiger und umweltfreundlicher zu werden. Hinzukommt, dass in einigen Fällen der Herstellungsprozess beschleunigt werden kann, da Syntheseschritte wegfallen.

bb

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