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Wolfgang N. Schmidt, Ferdi Schüth und Roberto Rinaldi (von li. nach re.)

Wolfgang N. Schmidt, Ferdi Schüth und Roberto Rinaldi (von li. nach re.)

© Frank Vinken

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Ein Pulver erzeugt Methanol aus Methan

Jenes Methan ließe sich jedoch in Nützliches umwandeln – in Methanol. „Die Lösung böten kleine Anlagen, etwa für Schiffe, die offshore an eine Ölplattform heranfahren und an Ort und Stelle das Gas verflüssigen, solange das Ölfeld leer gepumpt wird“, sagt Schüth. Die direkte Oxidation von Methan zu Methanol ist grundsätzlich möglich. Es gibt einen Katalysator, der das effizient macht – allerdings unter echt ätzenden Bedingungen. Der 1998 in Kalifornien entwickelte lösliche Periana-Katalysator, ein stickstoffhaltiger metallorganischer Platinkomplex, arbeitet nur als homogener Katalysator und das auch noch in rauchender Schwefelsäure. „Und damit ist er praktisch nicht recycelbar.“

Doch manchmal kommt die Lösung per Zufall daher. Während Schüth über das Problem nachdachte, zeigte sein Max-Planck-Kollege Marcus Antonietti aus Potsdam-Golm im Vortrag eine chemische Struktur die Schüth stutzen ließ. Wenn man Platin dazu packt, könnte es die feste Form des Periana-Kats werden, ging ihm durch den Kopf. Ferdi Schüth lacht. „Zu 98 Prozent sind solche Ideen ja Unfug.“ Doch in diesem Fall funktionierte es sofort. Aus dem graphitähnlichen aber stickstoffhaltigen Feststoff entsteht in Verbindung mit Platinsalzen ein Pulver, das sich wie der Periana-Katalysator einsetzen lässt. „Und nun kann man ihn einfach abfiltrieren.“ Inzwischen hat das Team ähnliche, noch effizientere Materialien gefunden. Damit ist ein Problem der Methanverflüssigung zumindest im Labor gelöst.

Apropos Resteverwertung: Liefert Plastikmüll nicht auch einen guten Rohstoff? Schüth wiegelt ab. „Möglich ist das schon. Aber man muss sich fragen: Ist es sinnvoll, da viel Energie reinzustecken? Der Heizwert einer Plastiktüte entspricht dem von Heizöl. Die thermische Nutzung wäre nicht die schlechteste.“

Geforscht wird an allen Ecken und Enden. Wie wird sich das auf die Energieversorgung in 100 Jahren auswirken? „Wir werden Sonnenenergie effizient ernten“, meint Ferdi Schüth, „und eine große Hoffnung liegt in der Kernfusion.“ Energie gäbe es dann im Überfluss, was mehrere Herausforderungen einer Erde mit zehn Milliarden Bewohnern auf einmal lösen würde. „Denn letztlich lässt sich vieles auf ein Energie-Problem zurückführen: Welternährung ist ein Problem der Verteilung. Mit Energie lässt sich aus Meerwasser Trinkwasser erzeugen und knapp gewordene Rohstoffe wie Lithium oder Platin können wieder angereichert werden, denn verloren geht auf der Erde nichts.“

Ferdi Schüth muss lachen und sagt: „Aber meine Prognose ist eine lineare Extrapolation. Angenommen wir hätten das Jahr 1850 und ich sollte eine Vorhersage für heute machen. Da wäre ich grandios gescheitert! Vermutlich hätte ich auf schnellere Pferde und reibungsarme Kutschen getippt."

GLOSSAR:

Funktionelle Gruppe
Charakteristische Struktureinheit eines organischen Moleküls, die dessen Verhalten etwa in einer Reaktion bestimmt. Bei einer Funktionalisierung eines Moleküls werden oft Atome anderer Elemente als Kohlenstoff oder Wasserstoff, also etwa Sauerstoff oder Stickstoff in ein Molekül eingebaut. So entstehen beispielsweise Säuren, Aldehyde oder Alkohole beziehungsweise Amine.

Wasserstoffbrückenbindung
Die elektrostatische Wechselwirkung zwischen positiv polarisierten Wasserstoffatomen etwa in Alkoholen oder Wasser mit negativ polarisierten Atomen wie Sauerstoff führt zu einer Bindung, die im Vergleich zu einer Bindung durch ein gemeinsames Elektronenpaar jedoch schwach ist.

Homogene Katalyse
Reaktionspartner und Katalysator liegen in einer Phase, also beispielsweise gelöst in einer Flüssigkeit vor. Um den Katalysator, der die Reaktion beschleunigt, dabei aber nicht verbraucht wird, wiederverwerten zu können, muss das Reaktionsgemisch, das möglicherweise auch noch die Edukte enthält, aufwendig getrennt werden.

Heterogene Katalyse
Reaktionspartner und Katalysator liegen in verschiedenen Phasen vor. In der Praxis werden die gasförmigen oder flüssigen Ausgangsstoffe meist über einen festen Katalysator in einem Reaktor geleitet – die Produkte lassen sich dann am Ende auffangen. Manche heterogene Katalysatoren müssen dem Reaktionsgemisch auch als Pulver zugegeben und daher nach der Reaktion abfiltriert werden.

Polymerisierung
Bildung langer, manchmal verzweigter Kettenmoleküle aus vielen Bausteinen meist eines, manchmal mehrerer Ausgangsstoffe.

Aromaten
verdanken ihren Namen dem angenehmen Geruch der ersten Substanzen dieser Stoffklasse. Sie enthalten mehrere Doppelbindungen. Diese sind so angeordnet, dass Elektronen, die an der Doppelbindung beteiligt sind, zwischen mehreren Atomen des Moleküls delokalisiert werden. Das macht Aromaten besonders stabil.