Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der ETH Zürich nutzen Elektrolyse, um Dichloride und Dibromide sicherer und umweltfreundlicher herzustellen als bisher. Erste Ergebnisse wurden jetzt im Magazin Science veröffentlicht.
Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich sogenannte Grundchemikalien wesentlich ungefährlicher herstellen lassen als bisher. Grundchemikalien bilden die Basis für viele Massenprodukte der chemischen Industrie, etwa Kunststoffe, Farb- oder Düngemittel und werden normalerweise durch den Einsatz von Chlorgas oder Brom hergestellt, die beide sehr giftig und stark korrosiv sind. Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science berichten, nutzen sie Elektrolyse, also die Zufuhr von elektrischem Strom, um sogenannte Dichloride und Dibromide zu gewinnen und damit Grundchemikalien herzustellen. „Chlorgas und Brom sind vor allem für kleine Labore aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen schwierig zu handhaben“, sagt Prof. Dr. Siegfried Waldvogel, Sprecher des Spitzenforschungsbereichs SusInnoScience der JGU, der das neue Verfahren mitentwickelt hat. „Unsere Methode macht Sicherheitsvorkehrungen größtenteils überflüssig, weil wir dafür kein Chlorgas oder Brom nutzen und sich auch die Reaktion zur Synthese der Grundchemikalien über die Zufuhr des elektrischen Stroms leicht steuern lässt.“
Lösungsmittel zur Herstellung von PVC als Basis
Nach Angaben von Waldvogel lassen sich durch die Elektrolyse Dichloride und Dibromide unter anderem aus Lösungsmitteln gewinnen, die sonst zur Herstellung von PVC verwendet werden. „Das ist wesentlich einfacher, als die Dichloride und -bromide aus Chlorgas oder Brom herzustellen.“ Das Forschungsteam habe nachgewiesen, dass das neue Verfahren bei mehr als 60 Reaktionen wie gewünscht funktioniere. „Der Prozess lässt sich auf Moleküle verschiedener Größe anwenden und ist somit generell von Bedeutung. Auch lässt er sich leicht hochskalieren, wir konnten schon größere Grammmengen umsetzen“, so Waldvogel. Besonders erfreulich findet er die Entdeckung, dass sich mithilfe der Elektrolyse auch die Chloratome aus den Molekülen von mittlerweile verbotenen Insektenschutzmitteln trennen und sich dadurch Dichloride gewinnen lassen. „Auf natürliche Weise werden solche Insektenschutzmittel praktisch nicht abgebaut“, sagt Waldvogel. „Sie bleiben deshalb extrem lange in der Umwelt und finden sich inzwischen sogar in der Arktis wieder. Wir können nun bei der Entsorgung helfen und dabei die giftigen Substanzen wertschaffend nutzen.“
Bild oben: Prof. Dr. Siegfried Waldvogel, Sprecher des Spitzenforschungsbereichs SusInnoScience (Sustainable Chemistry as the Key to Innovation in Resource-efficient Science in the Anthropocene) der JGU. Foto: Eric Lichtenscheidt
