Flüssige Metalle bieten laut Forschern Potenzial für umweltfreundlichere chemische Prozesse

Forscher der Universität Sydney schlagen eine neue Methode zur Reduzierung industrieller Emissionen vor, indem sie die „atomare Intelligenz“ flüssiger Metalle nutzen, um umweltfreundlichere und nachhaltigere chemische Reaktionen zu ermöglichen.

Trotz weltweiter Bemühungen um erneuerbare Energien und Elektrifizierung verursacht die chemische Produktion etwa 10–15 % der gesamten Treibhausgasemissionen. Mehr als 10 % der weltweiten Gesamtenergie wird in Chemiefabriken verbraucht, Tendenz steigend.

Dies liegt an den großen Energiemengen, die für die chemischen Reaktionen zur Herstellung verschiedener Produkte erforderlich sind. Veröffentlichung in Wissenschafthaben Forscher einen Fahrplan entwickelt, der zeigt, wie chemische Prozesse verändert werden können, indem man die Art und Weise verändert, wie Reaktionen stattfinden.

Professor Kourosh Kalantar-Zadeh, Leiter der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Leiter der Forschungsarbeit, sagte: „Die Menschen vergessen oft, dass chemische Reaktionen die Grundlage für alles sind, was wir besitzen und verwenden. Fast alle modernen Produkte werden durch irgendeine Art chemischer Reaktion hergestellt. Von hochwertigen Kunststoffen für medizinische Geräte bis hin zu Ammoniak für die Landwirtschaft erfordert der aktuelle Herstellungsprozess dieser Produkte erhebliche Mengen an Energie, was zu steigenden Treibhausgasemissionen führt.“

Zahlreiche chemische Reaktionen, darunter solche zur Produktion von grünem Wasserstoff, die Synthese von Chemikalien mit spezifischen Strukturen wie Polymere, die zur Herstellung von Haushaltsprodukten verwendet werden, und die Zersetzung verschiedener Materialien wie Mikroplastik und persistenter Substanzen, einschließlich per- und polyfluorierter Alkylsubstanzen (PFAS), sind allesamt potenzielle Ziele für Verbesserungen durch den Einsatz flüssiger Metalle.

„Die Verwendung flüssiger Metalle für chemische Reaktionen ist noch immer ein sehr neues Konzept; die meisten chemischen Reaktionen basieren noch immer auf jahrzehntealten Prozessen. Die Nutzung der ‚atomaren Intelligenz‘ von Metallen in flüssiger Form zum Antreiben von Reaktionen ist noch weitgehend unerforscht, birgt jedoch ein enormes Potenzial für die Umgestaltung der Zukunft der chemischen Industrie“, sagte Professor Kalantar-Zadeh.

Im vergangenen Jahr testete sein Team eine Technik mit flüssigen Metallen, von der man hofft, dass sie energieintensive chemische Verfahrensprozesse ersetzen wird, bei denen feste Katalysatoren – feste Metalle oder Verbindungen, die chemische Reaktionen auslösen – zum Einsatz kommen, um eine Reihe von Produkten wie Kunststoffe, Düngemittel, Kraftstoffe und Rohstoffe herzustellen.

Sein Team demonstrierte auch die Möglichkeit, flüssige Metalllegierungen aus zahlreichen Metallen zu verwenden für Wasserstoffproduktion.

Der Ansatz des Teams bedeutet, dass chemische Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen ausgelöst werden können, im Gegensatz zu aktuellen Techniken, bei denen Metalle auf mehrere tausend Grad Celsius erhitzt werden müssen. Flüssige Metalle lösen stattdessen katalytische Metalle – Metalle, die Reaktionen auslösen – wie Zinn, Kupfer, Silber und Nickel bei niedrigen Temperaturen auf und bilden Legierungen, die chemische Reaktionen bei niedriger Energie fördern.