Die Autorinnen und Autoren des aktuellen Papers (von links): Martin Muhler, Catalina Leiva-Leroy, Julius Ponhöfer, Wolfgang Schuhmann und Adarsh Koul
Strom aus nachhaltigen Quellen dient als zusätzliche Triebkraft bei der Alkoholoxidation.
Chemie
Nachhaltigeres Verfahren für die Alkoholoxidation
Durch eine Kombination von thermischen und elektrokatalytischen Methoden lässt sich die Alkoholoxidation präzise steuern und energieeffizienter gestalten.
Forschende der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, die die Oxidation von Alkoholen besser kontrollierbar und nachhaltiger macht. Die Alkoholoxidation ist sowohl für die synthetische Chemie als auch für nachhaltige Energieanwendungen bedeutend. Üblicherweise werden thermische Verfahren dafür verwendet; die zu überwindende Aktivierungsenergie für die Reaktion wird also in Form von Wärme bereitgestellt, und die Oxidation erfolgt durch Sauerstoff unter Druck. Zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim kombinierte das Bochumer Team diesen Ansatz nun mit einem elektrokatalytischen Verfahren, das Strom aus nachhaltigen Quellen als zusätzliche Triebkraft verwendet. Die Gruppe um Prof. Dr. Martin Muhler, Prof. Dr. Ferdi Schüth und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann beschreibt die Methode in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ vom 18. Juni 2026.
„Die Kopplung elektrischer mit thermischer Energie bei gleichzeitig erhöhter Effizienz ist ein generelles Prinzip, das auf vielfältige Prozesse übertragen werden kann“, sagt Wolfgang Schuhmann.
Kombination von Wärme und Strom
Die Forschenden untersuchten die Alkoholoxidation am Beispiel von Ethylenglykol, dessen Oxidation eine breite industrielle Relevanz hat. Ethylenglykol dient beispielsweise als Vorprodukt für PET und kommt in Brennstoffzellen zum Einsatz. Als Katalysator nutzte die Gruppe ein speziell synthetisiertes Cobaltoxid.
Elektrokatalytische Verfahren haben den Vorteil, dass sie präzise kontrollierbar sind und mit Strom aus erneuerbaren Quellen betrieben werden können. Im Vergleich zu thermischen Verfahren liefert die Elektrokatalyse üblicherweise jedoch geringere Produktionsleistungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kombinierten Wärme und Strom als Triebkräfte für die Alkoholoxidation und variierten bestimmte Reaktionsparameter wie Druck und Temperatur.
Die Reaktion verlief mit hoher Selektivität: Es entstanden überwiegend die gewünschten Produkte Glykolat und Formiat. Mit steigender Temperatur und steigendem Sauerstoffdruck erhöhte sich deren Ausbeute. Die Studie zeigt somit, dass sich elektrokatalytische und thermische Verfahren erfolgreich kombinieren lassen.
Effiziente Nutzung von elektrischer Energie und Wärme
„Solche elektrothermischen Systeme könnten sich in industrielle Umgebungen integrieren lassen, in denen Sauerstoff und Niedertemperaturwärme als Nebenprodukte verfügbar sind, was eine effizientere Nutzung elektrischer und thermischer Energie ermöglichen würde“, so die Autorinnen und Autoren der Studie.
