Kat macht Bleichmittelherstellung klimafit
Wasserstoffperoxid belastet laut Bundesuniversität von São Carlos die Umwelt nicht mehr
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Mit Wasserstoffperoxid behandeltes Haar: Bleichmittel wird CO2-frei (Foto: Angie Sage, pixabay.com) |
São Carlos (pte003/31.01.2023/06:05)
Das Bleichmittel Wasserstoffperoxid (H2O2) ist laut Forschern der Bundesuniversität von São Carlos um Ivo Freitas Teixeira ohne das Klimagas CO2 herstellbar. Er und sein Team haben einen fotokatalytischen Weg gefunden, um an ein Sauerstoffmolekül, das aus zwei Atomen besteht, zwei Wasserstoffmoleküle anzuhängen, sodass H2O2 entsteht. Als Katalysator fungiert Kohlenstoffnitrid, ein preiswertes Material, das Licht ansaugt wie ein Schwamm im Wasser. Die Energie des Lichts sorgt für die Verkuppelung von Sauer- und Wasserstoff.
Sonnenlicht liefert Energie
Als Hilfsmittel fungiert Glycerin, ein Nebenprodukt der Herstellung von Biodiesel. Es nimmt die Sauerstoffatome aus den Wassermolekülen auf, wird also oxidiert. Die Wasserstoffatome schließlich verbinden sich mit den Sauerstoffmolekülen. Der Prozess funktioniert mit Sonnenlicht, dürfte aber im technischen Bereich eher mit Kunstlicht von Leuchtdioden betrieben werden.
Die H2O2-Herstellung mit dieser Technik ist eine knifflige Angelegenheit. Anfangs haben sich viele der neugebildeten H2O2-Moleküle unmittelbar nach ihrer Herstellung wieder aufgelöst. "Wir mussten den Fotokatalysator immer wieder modifizieren, um den Prozess zu stabilisieren", so Teixeira, der von 2019 bis 2021 Humboldt-Stipendiat am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam war.
Billig-Kat senkt die Kosten
Erster Schritt bei der Herstellung von H2O2 ist heute die Hydrolyse von Anthracen, das in einem mehrstufigen Destillationsprozess aus Steinkohlenteer gewonnen wird. Es ist nicht nur gefährlich für Wasserorganismen, sondern reichert sich auch über die Nahrungskette im Menschen an, zum Beispiel durch den Verzehr von kontaminierten Wasserlebewesen und Pflanzen.
Aus Anthracen wird Anthrachinon, das reduziert und schließlich zu H2O2 oxidiert wird. Der Kohlenstoff im Anthrachinon wird dabei zu CO2, das in die Atmosphäre entweicht. Damit der Prozess funktioniert, ist ein Katalysator nötig, der Edelmetalle wie Palladium enthält. Das ist um ein Vielfaches teurer als der Katalysator, den Teixeira und sein Team einsetzen.
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