Neuer Weg für sichere und nachhaltige Synthesechemie

Oxidationsreaktionen sind für die chemische Industrie unverzichtbar. Sie ermöglichen die Herstellung von Pharmazeutika, Polymeren, Duftstoffen und Kraftstoffen. Aus Sicht der Prozesssicherheit gehören sie jedoch zu den anspruchsvollsten Umwandlungen.

Viele Oxidationen erzeugen erhebliche Wärme. Dadurch droht ein thermisches Durchgehen der Reaktion, was zu Bränden oder Explosionen führen kann. Konventionelle Methoden nutzen meist molekularen Sauerstoff oder hochreaktive Oxidationsmittel. Diese bergen hohe Entflammbarkeit, Explosionsgefahr oder erzeugen gefährliche Abfälle. Im großtechnischen Maßstab werden solche schwer kontrollierbaren Reaktionen daher nach Möglichkeit vermieden.

CO₂ als sichere und nachhaltige Sauerstoffquelle

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Bayreuth stellte nun einen grundlegend neuen Ansatz vor. Dabei dient Kohlendioxid als Sauerstoffquelle für die chemische Synthese. CO₂ ist reichlich vorhanden, ungiftig und nicht brennbar. Der Umgang ist deutlich sicherer als mit klassischen Oxidationsmitteln.

Die Bayreuther Methode reduziert betriebliche Gefahren und verbessert die Prozesssicherheit. Zudem minimiert der Ansatz die Entstehung schädlicher Nebenprodukte. „Vor diesem Hintergrund haben wir einen neuen Ansatz entwickelt, bei dem Kohlendioxid als Sauerstoffquelle für Oxidationsreaktionen dient. Dieser Durchbruch macht CO₂ von einem rein inerten Treibhausgas zu einem wertvollen Synthesereagenz“, sagt Prof. Dr. Shoubhik Das.

Photokatalytische Spaltung von Alkenen unter Umgebungsbedingungen

In ihrer Arbeit demonstrieren die Forschenden erstmals ein lichtgetriebenes Sauerstoffübertragungssystem. Es nutzt CO₂ direkt für die oxidative Spaltung von Alkenen. Diese ungesättigten Kohlenwasserstoffe sind essenzielle Ausgangsstoffe für viele Kunststoffe.

Die Reaktion läuft unter Umgebungsbedingungen bei Raumtemperatur und Normaldruck ab. „Ermöglicht durch einen robusten heterogenen Photokatalysator auf Eisenbasis verläuft die Reaktion bei Raumtemperatur und Normaldruck ohne gefährliche Oxidationsmittel oder unter Druck stehendem Sauerstoff. Dadurch wird die Reaktion sicherer als herkömmliche Oxidationen“, so Das. Durch die photochemische Aktivierung arbeitet das System zudem sehr energieeffizient.

Potentiale für die nachhaltige und grüne Produktion

Das neue Verfahren erfüllt die wachsenden Anforderungen an industrielle Sicherheit und Umweltverantwortung. Es bietet eine echte Alternative zur klassischen Oxidationschemie.

„Über die Erschließung einer neuen Reaktion hinaus eröffnet unser Ansatz einen Weg zu Oxidationsprozessen, die den wachsenden Anforderungen an industrielle Sicherheit, Nachhaltigkeit und grüne Produktion entsprechen. Letztlich trägt unsere Forschung zu einer Zukunft bei, in der grundlegende chemische Umwandlungen mit Blick auf Sicherheit, Nachhaltigkeit und Umweltverantwortung entwickelt werden“, sagt Das.

Quelle

Universität Bayreuth (06/2026)