Forschende der Cornell University haben ein neues Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid mithilfe von Sonnenlicht, Wasser und Luft entwickelt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht. Kern dieser Technologie sind zwei photoresponsive Materialien namens ATP-COF-1 und ATP-COF-2, die sichtbares Licht absorbieren und so die Umwandlung von Wasser und Sauerstoff in Wasserstoffperoxid ermöglichen.

Weltweit werden jährlich Millionen Tonnen Wasserstoffperoxid produziert, das in großem Umfang zum Bleichen von Papier, zur Abwasserbehandlung, Desinfektion und in der Elektronikfertigung eingesetzt wird. Die gängige industrielle Produktion basiert auf dem Anthrachinon-Verfahren, das fossile Brennstoffe benötigt, chemische Abfälle erzeugt und den Transport hochkonzentrierter Produkte erfordert, was gewisse Sicherheits- und Umweltrisiken birgt. Alireza Abbaspourrad, Professor am College für Agrar- und Lebenswissenschaften und korrespondierender Autor der Studie, erklärt: „Wasserstoffperoxid wird derzeit über das Anthrachinon-Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren ist auf fossile Brennstoffe angewiesen, erzeugt chemische Abfälle und erfordert den Transport von konzentriertem Wasserstoffperoxid – all dies birgt Sicherheits- und Umweltrisiken.“ Die in dieser Studie vorgestellten photokatalytischen Materialien bieten einen möglichen Lösungsansatz für diese Probleme. „Diese Materialien arbeiten effizient unter sichtbarem Licht, sind stabil und wiederverwendbar. Dies deutet darauf hin, dass Wasserstoffperoxid zukünftig lokal und nicht mehr in großen Chemieanlagen produziert werden kann“, so Amin Zadehnazari, Erstautor und Postdoktorand. Die Methode basiert auf dem Design kovalenter organischer Gerüststrukturen, deren Lichtabsorption und Elektronentransporteigenschaften durch strukturelle Anpassungen optimiert werden können.

Die Forscher sind überzeugt, dass diese Technologie das Potenzial hat, die Wasserstoffperoxidproduktion hin zu einem dezentralen, kohlenstoffarmen Modell zu transformieren. Zadehnazari fügte hinzu: „Die Herausforderung besteht darin, dass die bestehenden Anthrachinon-Verfahren zwar toxisch und umweltschädlich, aber kostengünstig sind. Wir arbeiten nun daran, diese nachhaltige Alternative im großen Maßstab kosteneffektiv zu gestalten.“ Bei einer Skalierung könnte die lokale Produktion mittels Solarenergie den Bedarf an Ferntransporten und Lagerung von hochkonzentriertem Wasserstoffperoxid reduzieren und somit Sicherheitsrisiken und den CO₂-Fußabdruck verringern.

Diese Forschung befindet sich derzeit im Laborstadium. Das Team wird sich zukünftig auf die Skalierung der Materialien, die Leistungsoptimierung und die Systemintegration konzentrieren. „Bei weiterer Entwicklung wird dies die Herstellung von Desinfektionsmitteln und Wasseraufbereitungsmitteln grundlegend verändern und sie umweltfreundlicher und dezentraler gestalten“, erklärte Abbaspourrad. Dieser neue Weg zur Wasserstoffperoxid-Produktion auf Basis photokatalytischer Materialien bietet einen neuartigen technologischen Ansatz für die grüne Transformation der chemischen Industrie.

Weitere Informationen: Amin Zadehnazari et al., „Charge transfer in a triphenylamine-tetraazine covalent organic framework for solar-driven hydrogen peroxide production“, *Nature Communications* (2025).