Chemiker der National University of Singapore haben herausgefunden, wie Acetatester auf umweltverträgliche Weise aus Wasser und Kohlenmonoxid elektrosynthetisiert werden können.
Die elektrokatalytische Reduktion von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid mit erneuerbarem Strom ist ein vielversprechendes grünes Herstellungsverfahren für die Herstellung von Chemikalien. Bisher wurde eine breite Palette von kohlenstoffhaltigen Produkten, darunter Alkohole, Kohlenwasserstoffe und Carbonsäuren, unter Verwendung dieses Verfahrens hergestellt. Interessanterweise wurden Ester, eine wichtige Familie organischer Verbindungen, nicht auf die gleiche Weise gebildet. Es gibt viele Anwendungen für Ester, von denen einige Lösungsmittel und Schmiermittel umfassen. Sie werden klassischerweise durch stöchiometrische Reaktionen wie die Fischer-Veresterung hergestellt. Die Ausgangsreagenzien stammen typischerweise aus fossilen Ressourcen, und nach der Reaktion entsteht chemischer Abfall, der das Verfahren umweltschädlich macht.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Yeo Boon Siang (Jason) vom Department of Chemistry, NUS hat in Zusammenarbeit mit Dr. Sumit Verma und Dr. Ramesha Ganganahalli vom internationalen Energieunternehmen Shell herausgefunden, wie C3-C6-Acetatester elektro- synthetisiert aus Kohlenmonoxid und Wasser unter Verwendung von Kupferkatalysatoren in einer Membran-Elektroden-Einheit. Ethylacetat und Propylacetat können mit einem Faradayschen Gesamtwirkungsgrad (FE) von etwa 22 % und einer Stromdichte von bis zu 55 mA/cm2 neben geringen Mengen an Methylacetat und Butylacetat hergestellt werden. Die Ester wurden durch die Additionsreaktion von Ethenon (H2C=C=O) und Alkoholen hergestellt, die während der CO-Reduktion erzeugt wurden. Die nahezu wasserfreien Reaktionsbedingungen und der hohe lokale pH-Wert spielen Schlüsselrollen bei der Bildung der Ester.
NUS und Shell hatten Anfang letzten Jahres vereinbart, gemeinsam Prozesse zu entwickeln, um umweltfreundliche Kraftstoffe und Chemikalien für die Energieindustrie herzustellen.
Prof. Yeo sagte: „Diese Arbeit ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen NUS und Shell zur nachhaltigen Herstellung von Chemikalien.
Aufbauend auf den Forschungsergebnissen aus ihrer Arbeit plant das Forschungsteam die Entwicklung von Katalysatoren mit höherer Esterumwandlungseffizienz.
Yansong Zhou et al, Production of C 3 –C 6 Acetate Esters via CO Electroreduction in a Membrane Electrode Assembly Cell, Internationale Ausgabe der Angewandten Chemie (2022). DOI: 10.1002/ange.202202859