Ein Forschungsteam der Washington State University hat einen neuen Katalysator entwickelt, der erneuerbares Ethanol effizient in wertvolle Moleküle für die Herstellung von Kunststoffen, Kraftstoffen und Alltagsprodukten umwandeln kann. Dieser Erfolg könnte dazu beitragen, erneuerbare Energiequellen anstelle von petrochemischen Stoffen für die Herstellung gängiger Produkte zu nutzen. Die von Regents-Professor Yong Wang geleiteten Forscher, darunter Mitglieder des Pacific Northwest National Laboratory, berichteten über ihre Arbeit in der Zeitschrift „Chem Catalysis“.
Die moderne chemische Industrie ist für die Herstellung von Alltagsprodukten wie Kunststoffen, Nylon und Kraftstoffen auf fossile Brennstoffe angewiesen. Ethanol, das durch die Fermentation von Pflanzen gewonnen wird, stellt als reichlich vorhandene Ressource eine potenzielle alternative Rohstoffquelle dar. Der Ethanolumwandlungsprozess wird jedoch oft durch ineffiziente Katalysatoren eingeschränkt. Herkömmliche Methoden lösen leicht Konkurrenzreaktionen aus, die zu Kohlenstoffverschwendung und einer insgesamt geringeren Effizienz führen.
Die Co-Erstautorin der Studie, Dr. Vannessa Caballero, Absolventin der Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, sagte: „Derzeit ist die Industrie auf petrochemische Stoffe angewiesen, aber in Zukunft ist ein Wechsel zu erneuerbaren Ressourcen notwendig. Diese Art von Arbeit hilft uns, diese erneuerbaren Energiequellen besser zu verstehen und anzuwenden.“
Die Forscher verbesserten den Ethanolumwandlungsprozess erheblich, indem sie einzelne Atome des Seltenerdmetalls Cer in den winzigen Poren eines Zeoliths platzierten. Der Co-Erstautor und Postdoktorand der Voiland School, Dr. Wenda Hu, wies darauf hin: „Es ist nicht schwer, einen guten Katalysator herzustellen, aber ihn in einem echten Reaktor kosteneffektiv und robust zu machen – das ist sehr herausfordernd. Die Kontrolle der Selektivität ist sehr schwierig.“
Hu erklärte, dass, wenn sich Ceratome ansammeln, „die Reaktion vom Kurs abkommt“ und unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Die Zeolithporen isolieren die einzelnen Ceratome wie ein Gefängnis, fördern den Sauerstoffentfernungsprozess und maximieren die Produktion von Isobuten – einer vielseitigen Chemikalie, die für zahlreiche Produkte verwendet wird.
Das Forschungsteam arbeitet weiter daran, die Leistung des Katalysators zu verbessern und erforscht die Kombination von Cer mit anderen Metallen, um die Reaktion zu optimieren. Caballero fügte hinzu: „Es gibt einige vielversprechende, gut isolierte Atome, die wir möglicherweise für eine höhere Aktivität während des Reaktionsprozesses anvisieren können.“ Professor Yong Wang fasste zusammen: „Indem wir die atomare Kontrolle nutzen, um diese komplexen Reaktionen zu lenken, können wir wirtschaftlich tragfähige Lösungen für die Herstellung von Chemikalien aus nicht-fossilen Rohstoffen bieten.“
Veröffentlichungsdetails: Autor: Tina Hilding, Washington State University; Titel: „Carefully controlled atoms make renewables more viable for plastics and fuels production“; veröffentlicht in: „Chem Catalysis“ (2026).
