Methan als Rohmaterial nutzbar

Ein EU-finanziertes Forscherteam ist der Verwendung von Methan als Rohmaterial einen Schritt näher gekommen. Mit Finanzmitteln aus der Ausschreibung "Chemische Aktivierung von Kohlendioxid und Methan" (Chemical activation of carbon dioxide and methane) als Teil des Chemiepro...

Ein EU-finanziertes Forscherteam ist der Verwendung von Methan als Rohmaterial einen Schritt näher gekommen.

Mit Finanzmitteln aus der Ausschreibung "Chemische Aktivierung von Kohlendioxid und Methan" (Chemical activation of carbon dioxide and methane) als Teil des Chemieprogramms des europäischen Forschungsraums ist es den Projektwissenschaftlern aus Frankreich und Spanien gelungen, Methan in ein komplexeres organisches Molekül zu verwandeln.

In der Fachzeitschrift Science beschreiben die Forscher von der Universität Valencia, der Universität Huelva sowie der Universität Toulouse, wie Methan als der einfachste Kohlenwasserstoff und Hauptbestandteil von Naturgas als Quelle für die Herstellung komplexerer organischer Komponenten verwendet werden kann.

Diese Erkenntnisse könnten sich sowohl vom ökonomischen, als auch vom ökologischen Standpunkt her positiv auswirken: Methan könnte in der chemischen Industrie als Rohmaterial verwendet werden. Für Umweltschützer ist Methan einer der für unseren Planeten verträglichsten Treibstoffe, da es beim Verbrennen weniger Kohlendioxid pro freigesetzte Wärmeeinheit produziert. Methan ist auch Hauptbestandteil von Erdgas, einem sauberen Ersatz für traditionell sehr umweltverschmutzende Treibstoffe wie Benzin oder Diesel.

Bisher jedoch sind die Wissenschaftler bei ihren Methanforschungen auf einige Probleme gestoßen. Da Methan eine der stärksten C-H-Bindungen aller Alkane hat, ist seine Manipulation nicht so einfach.

Darüber hinaus bereiten die Gasform des Methans sowie seine geringe Löslichkeit in den üblichen Lösungsmitteln weitere Schwierigkeiten bei seiner chemischen Veränderung. Diese Eigenschaften machen es nicht einfach, Methan in Kontakt mit den Katalysatoren und Reagenzien zu bringen, die die chemische Reaktion durchführen; in Folge dessen geschieht diese Reaktion entweder nur unter großen Schwierigkeiten - oder gar nicht.

Aufgrund dieser Probleme gibt es nur sehr wenige Prozesse, die sich noch als wirksam für die Funktionalisierung dieses Kohlenwasserstoffs erweisen müssen, nun jedoch ist es dem Team aus Frankreich und Spanien gelungen, diese Probleme mithilfe einer neu entwickelten Methode der Umwandlung von Methan in komplexere organische Moleküle zu lösen.

Diese Reaktion benötigt einen Silberkatalysator, der speziell dafür konstruiert wurde, die C-H-Methanbindungen zu aktivieren, ein Vorgang, der sich bereits bei schwereren Wasserstoffen als wirksam erwiesen hatte. Das Ziel, einen effektiven Kontakt zwischen dem für die Umwandlung notwendigen Katalysator sowie den Reagenzien und dem Methan herzustellen, wurde durch die Verwendung von Kohlendioxid in einem überkritischen Stadium als Reaktionsmedium erreicht.

Zwar handelt es sich bei Kohlendioxid unter normalen Bedingungen um ein Gas, bei Temperaturen und einem Druck oberhalb eines bestimmten Wertes jedoch wird es flüssig und kann so die in der Reaktion involvierten Moleküle auflösen. Diese Eigenschaften des superkritischen Kohlendioxids werden vielfach in der Industrie verwendet, beispielsweise zur Entkoffeinierung von Kaffee. Darüber hinaus verhindert die chemische Trägheit des Kohlendioxids seine Reaktion mit dem an der Umwandlung des Methans beteiligten Katalysator oder den Reagenzien, was ihn zu einem idealen Lösungsmittel für diese Reaktionen macht.

Diese Studie bereitet den Weg für weitere Erforschungen des Prozesses der Funktionalisierung von Methan und Kohlenwasserstoff im Allgemeinen.Weitere Informationen unter: University of Valencia: http://www.uv.es/webuv/index.htm

Länder

Spanien, Frankreich