Ameisensäure und Wasserstoff klimafreundlich aus dem Abfallprodukt Glycerin gewinnen

Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben ein Verfahren entwickelt, um das Abfallprodukt Glycerin effizient in die wertvollen Rohstoffe Ameisensäure und Wasserstoff umzuwandeln. Während Ameisensäure vielseitige Anwendung in der Industrie findet, kann der gewonnene Wasserstoff unter anderem als Energieträger für Fahrzeuge genutzt werden. Ein besonderer Vorteil der Methode liegt in ihrem rein elektrischen Betrieb. Dadurch ermöglicht sie bei der Nutzung von regenerativem Strom eine vollständig CO2-neutrale Produktion.

„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“, sagt Prof. Dr. Carsten Streb. „Prozesse, die bisher unter Einsatz von großen Mengen Erdöl oder Erdgas durchgeführt werden müssen, könnten dann mit nachhaltigem Strom betrieben werden.“

CO2-neutrale Herstellung von Ameisensäure

Das neue Verfahren basiert auf der klassischen Wasserstoff-Elektrolyse, bei der Wasser mittels Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. In diesem Fall nutzen die Forschenden jedoch die „hybride Elektrolyse“ und verwenden als zusätzlichen Ausgangsstoff Glycerin. Glycerin ist ein Nebenprodukt, das in der Biodiesel-Produktion in gewaltigen Mengen anfällt. Anstelle von Sauerstoff wird bei diesem Prozess Ameisensäure gewonnen. Da Ameisensäure herkömmlich auf Erdölbasis produziert wird, was mit hohen CO2-Emissionen verbunden ist, bietet die Neuentwicklung einen klaren ökologischen Vorteil. Chemisch betrachtet wird dabei das Glycerin-Molekül mit seinen drei Kohlenstoffatomen in Ameisensäure-Moleküle mit jeweils nur einem Kohlenstoffatom aufgebrochen. „Die elektrochemische Herstellung von Ameisensäure aus Glycerin ist dagegen CO2-neutral, wenn sie mit grünem Strom durchgeführt wird“, sagt Streb.

Neuer Katalysator entwickelt

Kernstück der neuen Methode ist ein innovativer Katalysator, bei dem die Metalle Kupfer und Palladium auf atomarer Ebene in enger Nachbarschaft angeordnet sind. Theoretische und experimentelle Erkenntnisse zur Funktionsweise dieses Materials steuerte ein Kooperationsteam der National Taiwan University of Science and Technology bei. „Wir haben den Katalysator nicht nur entwickelt, sondern bereits ein recht gutes Verständnis davon, was das Material macht und wie man es optimieren könnte“, sagt Streb.

In künftigen Forschungsschritten plant das Team um Streb, das kostspielige Edelmetall Palladium durch preiswertere Alternativen zu ersetzen. Zudem rückt die Erzeugung von Methanol in den Fokus, da hierfür ein deutlich größerer industrieller Bedarf besteht als für Ameisensäure. Dies könnte potenziell durch die Integration eines zweiten reduktiven Elektrolyseprozesses realisiert werden.

Quelle

Johannes Gutenberg-Universität Mainz (01/2026)