Ny elektroorganisk syntese muliggør bæredygtig og grøn produktion af finkemikalier

I det kooperative forskningsprojekt EPSYLON finansieret af det tyske forbundsministerium for uddannelse og forskning, forskere fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og Evonik Performance Materials GmbH har udviklet en state-of-the-art og innovativ elektro-organisk syntesemetode.

Resultaterne af deres forskning, præsenteret i sidste uges udgave af Videnskabens fremskridt , tillade brugen af ​​elektrosyntese som en bæredygtig grøn kemi til tekniske anvendelser. Metoden giver operatøren mulighed for at reagere fleksibelt på den tilgængelige forsyning af el. I øvrigt, operatøren behøver ikke længere at stole på tilpassede elektrolyseapparater og kan bruge en række udstyr.

Metoden blev udviklet for mere end 160 år siden af ​​den tyske kemiker Hermann Kolbe. Selvom elektrokemiske syntesemetoder bruges i den kemiske industri, dette har hidtil været en nicheteknologi. En grund er, at elektrolyseforholdene skal være meget fint kontrollerede, og ensartet strømtilførsel er afgørende. På grund af den sofistikerede tekniske infrastruktur, der kræves, muligheden for elektrosyntese forblev uden for rækkevidde for de fleste kemikere. I dag, elektrokemiens grønne potentiale er blevet genopdaget. Det gør bæredygtig og miljøvenlig kemi mulig med meget enkle midler, især ved brug af overskudsstrøm fra vedvarende kilder som vind- eller solenergi.

Elektrokemi er en alsidig og kraftfuld metode til at fremstille kemiske forbindelser eller til at bevirke kemiske ændringer i molekyler. For at sige det enkelt, elektroner erstatter dyre og giftige reagenser. Unødigt spild kan undgås, og reaktionen kan til enhver tid standses ved blot at slukke for strømmen. En anden fordel i forhold til klassisk syntese er, at mange individuelle trin lettere implementeres ved elektrokemi. I nogle tilfælde, dette kan forkorte syntesen med flere trin. Imidlertid, elektrolyser kræver ofte et snævert strømtæthedsvindue og lange reaktionstider. Ud over, selektivitet og skalerbarhed er vanskeligere eller endda umulige.

Nøglen til succesen for forskergruppen ved Johannes Gutenberg University Mainz er brugen af ​​et unikt elektrolytsystem. Elektrolyserne her har ekstrem høj stabilitet over for variation i strømtæthed, tillader drift i et strømtæthedsvindue med en bredde, der strækker sig over mere end to størrelsesordener, uden tab af produktivitet eller selektivitet. Hvis forsyningen af ​​strøm tillader det, elektrolysen kan udføres på kort tid med meget høj strømtæthed.