Das Bleichmittel Wasserstoffperoxid (H2O2) ist laut Forscher:innen der Bundesuniversität von São Carlos (Brasilien) ohne das Klimagas CO2 herstellbar. Bei diesem Vorgang werden zwei Wasserstoffmoleküle an ein Sauerstoffmolekül, das aus zwei Atomen besteht, angehängt, sodass H2O2 entsteht. Als Katalysator fungiert hierbei Kohlenstoffnitrid, ein preiswertes Material, das Licht ansaugt wie ein Schwamm im Wasser. Die Energie des Lichts sorgt für die Verkuppelung von Sauer- und Wasserstoff.
Sonnenlicht als Energieressource
Als Hilfsmittel wird Glycerin verwendet, ein Nebenprodukt der Herstellung von Biodiesel. Es nimmt die Sauerstoffatome aus den Wassermolekülen auf, wird also oxidiert. Die Wasserstoffatome verbinden sich schließlich mit den Sauerstoffmolekülen. Der Prozess funktioniert mit Sonnenlicht, dürfte aber im technischen Bereich eher mit Kunstlicht von Leuchtdioden betrieben werden.
Die H2O2-Herstellung mit dieser Technik gilt als aufwändiger Prozess. Anfangs haben sich viele der neu-gebildeten H2O2-Moleküle unmittelbar nach ihrer Herstellung wieder aufgelöst. "Wir mussten den Fotokatalysator immer wieder modifizieren, um den Prozess zu stabilisieren", so der Forscher Ivo Freitas Teixeira, der von 2019 bis 2021 Humboldt-Stipendiat am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam war.
Billig-Kat könnte Kosten senken
Bisher war der erste Schritt bei der Herstellung von H2O2 die Hydrolyse von Anthracen. Dieses Material wird in einem mehrstufigen Destillationsprozess aus Steinkohlenteer gewonnen. Es gilt nicht nur gefährlich für Wasserorganismen, sondern reichert sich auch über die Nahrungskette im Menschen an, zum Beispiel durch den Verzehr von kontaminierten Wasserlebewesen und Pflanzen.
Aus Anthracen wird Anthrachinon, das reduziert und schließlich zu H2O2 oxidiert wird. Der Kohlenstoff im Anthrachinon wird dabei zu CO2, das in die Atmosphäre entweicht. Damit der Prozess funktioniert, ist ein Katalysator nötig, der Edelmetalle wie Palladium enthält. Das ist unter anderem um ein Vielfaches teurer als der Katalysator, den Teixeira und sein Team einsetzen.
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