Von Synthesegas zu leichten Olefinen

Bifunktioneller Katalysator setzt Synthesegas mit erstaunlich hoher Selektivität direkt in leichte Olefine um.

Die leichten ungesättigten Kohlenwasserstoffe Ethylen, Propylen und Butylen sind Schlüsselbausteine für die chemische Industrie und Ausgangsstoffe z.B. für Kunststoffe, Kunstfasern und Lacke. Üblicherweise werden sie durch thermisches Cracken von Erdöl gewonnen. Chinesische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt einen neuen Ansatz vor, der ihre Herstellung aus alternativen Kohlenstoffquellen wie Biomasse, Erdgas oder Kohle attraktiver machen könnte. Schlüssel zum Erfolg ist ein bifunktioneller Katalysator, der Synthesegas, eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, mit erstaunlich hoher Selektivität direkt in leichte Olefine umsetzt.Die Umsetzung des Synthesegases erfolgt normalerweise in zwei Schritten: In einer Methanolsynthese reagieren CO und H₂ zunächst zu Methanol, das dann im anschließenden Methanol-zu-Olefin-Verfahren mit relativ hoher Selektivität in leichte Olefine umgesetzt wird. Wünschenswert, weil wesentlich energie- und kosteneffizienter, wäre ein einstufiges Verfahren, das beide Schritte vereint. Wissenschaftler von der Universität Xiamen, China,  haben diese Herausforderung jetzt gemeistert. Erfolgsgeheimnis ist ein spezieller bifunktioneller Katalysator mit aktiven Komponenten für beide Reaktionsschritte:  ein Silicium-Aluminiumphosphat-Molekularsieb  sowie Zirkonoxid- und Zinkoxid-Nanopartikel im Verhältnis 2:1 Von entscheidender Bedeutung ist, wie die beiden Komponenten zu einem Kombi-Katalysator vereint werden. Die besten Ergebnisse brachte ein gemeinsames Verreiben in einem Mörser. Mit dem bifunktionellen Katalysator ließ sich bei etwa 400 °C eine Selektivität für die leichten Olefine von 74% bei einem CO-Umsatz von etwa 11% erreichen. Das sind ausgezeichnete Ergebnisse für die direkte Umsetzung von Synthesegas zu leichten Olefinen.Mit weitereren bifunktionellen Katalysatoren hofft man, auch einstufige Synthesen für die selektive Herstellung von Produkten, wie Benzin, Diesel und Aromaten aus Synthesegas zu entwickeln.Logo: Chemie.de

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AK