Chemie Großtechnische Reaktion umweltfreundlicher machen
Forschende haben eine Möglichkeit entdeckt, eine industriell wichtige chemische Reaktion bei niedrigen Drücken stattfinden zu lassen. Im Vergleich zum etablierten Prozess würde das viel Energie und Kosten sparen.
Die Hydroformylierung ist eine der bedeutendsten Reaktionen in der industriellen organischen Chemie. Mit ihr werden Aldehyde und Alkohole produziert. Bislang dachte man, dass hohe Drücke dafür erforderlich seien, wenn die Reaktion mit Cobalt katalysiert wird. Nun zeigte ein Forschungsteam unter Beteiligung der RUB, dass die Reaktion auch bei niedrigen Drücken gelingen kann. Die Forschenden um Prof. Dr. Robert Franke vom RUB-Lehrstuhl für Theoretische Chemie – zugleich Leiter einer Forschungsgruppe bei Evonik Operations GmbH – beschreiben das Verfahren in der internationalen Top-Zeitschrift Science vom 8. September 2022. Ebenfalls beteiligt war das Leibniz-Institut für Katalyse, kurz LIKAT.
Ökonomischer und umweltfreundlicher
Bei der Hydroformylierung werden ungesättigte Verbindungen mit Synthesegas zu Aldehyden und Alkoholen umgesetzt. Bislang ging man davon aus, dass sich diese Reaktion, wenn sie mit Cobalt katalysiert wird, nur unter hohen Druckverhältnissen durchführen lässt, ohne dass sich der Katalysator zersetzt. Das hat Prof. Dr. Robert Franke mit Dr. Baoxin Zhang und Dr. Christoph Kubis vom LIKAT widerlegt. „Mit dieser Entdeckung haben wir neue Prozessoptionen für die Hydroformylierung gefunden“, sagt Franke. „Es könnte zukünftig möglich sein, diese großtechnische Reaktion wesentlich ökonomischer und umweltfreundlicher zu machen. Diese Verfahren zu entwickeln, ist unsere Aufgabe für die nächsten Jahre.“
Den Forschern gelang es erstmalig nachzuweisen, dass Cobaltcarbonyle, sehr kostengünstige Verbindungen für die Katalyse der Hydroformylierung, auch bei niedrigen Drücken aktiv und stabil sind. Der Schlüssel zu dieser Entdeckung war die Entwicklung spezieller spektroskopischer Messmethoden und dazugehöriger mathematischer Werkzeuge zur Datenauswertung.
Hochdruckprozesse, die Cobaltcarbonyle als Katalysator verwenden, könnten zukünftig durch neue Verfahren mit niedrigeren Drücken abgelöst werden. Diese neuen Prozesse wären dann kostengünstiger, energieeffizienter und damit nachhaltiger.
