Elektronen, die sich in einer flüssigen Lösung befinden, sind hoch reaktiv und können Moleküle aufspalten. Sie dienen beispielsweise dem Abbau von Schadstoffen im Wasser. Um diese sogenannten hydratisierten Elektronen zu erzeugen, waren bislang hochenergetische Laserimpulse notwendig. Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben nun ein Verfahren entwickelt, das hydratisierte Elektronen unkompliziert und kostengünstig erzeugt und lediglich Vitamin C verbraucht. Details beschreiben sie im Fachjournal „Angewandte Chemie“.

Bisheriges Verfahren teuer und aufwendig

Die bislang benötigten Lasersysteme waren nicht nur sehr teuer, sondern unterlagen auch strengen Sicherheitsvorkehrungen. „Unser System besteht aus einer handelsüblichen grünen Leuchtdiode, Spuren eines Metallkomplexes als Katalysator und Vitamin C. Dieses Verfahren können Studierende zum Beispiel schon im Anfängerpraktikum umsetzen“, schildert der Chemiker Martin Goez die Vorteile der neuen Methode.

„Die Idee ist, dass das Licht in ein Molekül eindringt und dort eine Reaktion auslöst“, erläutert der MLU-Forscher. Die Lichtenergie der grünen LED löst Elektronen aus den Vitamin-C-Molekülen. Die gelösten Elektronen reagieren im Wasser selbst mit sehr stabilen Stoffen und zersetzen diese. „Der Vorteil gegenüber anderen Stoffen ist, dass die Elektronen nach der Reaktion vollständig verschwunden sind, also keine schädlichen Reste zurücklassen“, erklärt Goez.

Vergleichbare Effektivität

Die Arbeitsgruppe testete die neue Methode an der Chloressigsäure, einer extrem giftigen und sehr stabilen Substanz. Mit ihrem System konnten die Chemiker die Verbindung in ihre unschädlichen Bestandteile zerlegen. Die Effektivität war dabei vergleichbar mit der aufwendigen Lasermethode, denn die LED generierte ähnlich viele hydratisierte Elektronen. Die Kosten betrugen jedoch nur einen Bruchteil.

Die Entwicklung der Arbeitsgruppe an der MLU eignet sich nicht nur dazu, schädliche Chloride oder Fluoride abzubauen. Der Ansatz lässt sich auf viele weitere photochemische Reaktionen übertragen, die mit anderen Mitteln nur schwierig in Gang zu setzen sind. Die Hallenser Forscher gehen zudem davon aus, dass es unschwer möglich sein sollte, die LED-Technik im industriellen Maßstab anzuwenden.

bl