Glycerin fällt in großen Mengen bei der Produktion von Biodiesel an. Das Beiprodukt kann aber selbst ein wichtiger Baustein für die klimafreundliche Chemie der Zukunft sein. Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Glycerin in zwei wertvolle Rohstoffe verwandeln lässt: Ameisensäure und Wasserstoff. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht.

Vom Biodiesel-Nebenprodukt zum chemischen Grundstoff

Kern des neuen Ansatzes ist eine sogenannte „hybride Elektrolyse“. Ähnlich wie bei der bekannten Wasserelektrolyse, bei der Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird, kommt auch hier elektrische Energie zum Einsatz. Der entscheidende Unterschied: Neben Wasser dient Glycerin als Ausgangsstoff. Anstelle von Sauerstoff entsteht dabei Ameisensäure, ein vielseitig genutzter Grundstoff für die chemische Industrie, der bislang meist aus Erdöl gewonnen wird.

„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“, erklärt Studienleiter Prof. Dr. Carsten Streb vom Department Chemie der JGU. Damit könnten künftig chemische Produktionsschritte, die heute noch stark von fossilen Rohstoffen abhängen, elektrifiziert und deutlich klimafreundlicher gestaltet werden. Gleichzeitig fällt Wasserstoff an, der als Energieträger vielfältig eingesetzt werden kann.

Ein innovativer Katalysator als Schlüssel zur Elektrolyse

Ein Schlüssel zum Erfolg ist ein neu entwickelter Katalysator. Er besteht aus den Metallen Kupfer und Palladium, die auf atomarer Ebene eng miteinander verbunden sind. Diese spezielle Struktur sorgt dafür, dass das Glycerin effizient in Ameisensäure umgewandelt wird. Unterstützt wurde das Mainzer Team dabei von Forschenden der National Taiwan University of Science and Technology, die theoretische und experimentelle Analysen beisteuerten. Gefördert wurden sie unter anderem im Rahmen der Clusters4Future Initiative des Bundesforschungsministeriums.

In Zukunft wollen die Wissenschaftler das teure Palladium durch günstigere Materialien ersetzen und den Prozess weiter ausbauen, etwa zur Herstellung von Methanol, das in der Industrie noch stärker nachgefragt wird als Ameisensäure. Das Projekt ist Teil des JGU-Profilbereichs SusInnoScience, der sich nachhaltigen chemischen und biotechnologischen Verfahren für eine Bioökonomie mit geringem CO₂-Fußabdruck widmet.

hb