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Stickoxide Aus alt mach neu: Umweltgift als Rohstoff nutzen

| Redakteur: Rebecca Vogt

Stickoxide sind ein Abfallprodukt der Industrie. Sie zählen zu den Abgasen, die der Umwelt am meisten schaden. Ein von Chemikern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) entwickeltes Verfahren könnte hier nun Abhilfe schaffen. Es verwendet Stickoxide, um Farbstoffe und Arzneimittel herzustellen.

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Ein neues Verfahren der FAU macht aus Abgasen neue Rohstoffe.
Ein neues Verfahren der FAU macht aus Abgasen neue Rohstoffe.
(Bild: CC0 Public Domain)

In einer Modellanlage simulierten die Erlanger Chemiker ein typisches Verfahren der Industrie: die Umwandlung von Kupfer in Kupfernitrat. „Kupfernitrat wird als Farbstoff, Korrosions- und Holzschutzmittel sowie als Oxidationsmittel in der Synthesechemie verwendet“, erklärt Prof. Dr. Markus Heinrich. „Das beim Herstellungsprozess entstehende Stickstoffdioxid können wir unmittelbar mit der Synthese von Balsalazid und Sulfasalazin kombinieren – zwei zu den Azoverbindungen zählende Arzneistoffe, die zur Behandlung chronisch entzündlicher Darmerkrankungen eingesetzt werden.“

Einsatz in der Produktion neuer Stoffe

Die Forschergruppe um Heinrich hat damit ein Verfahren entwickelt, das die Reinigung von Abgasströmen mit einer sinnvollen Verwertung der Stickoxide verbindet. Stickoxide sind so zwangsläufig nicht mehr nur überflüssige Gifte. Vielmehr können sie in der chemischen Synthese hochwertiger Produkte eingesetzt werden. Mit dieser Methode könnten Unternehmen künftig die Entgiftung von Abgasen mit der Produktion neuer Stoffe kombinieren.

Hohe Werte unter Laborbedingungen

Herzstück der Modellanlage ist ein röhrenförmiger Gaswäscher, mit dem die Forscher die Stickstoffdioxidkonzentration im Abgasstrom um 99,7 Prozent senken konnten. „Das ist ein sensationeller Wert, den wir allerdings unter Laborbedingungen erreichen“, schränkt Heinrich ein. „Wir gehen jedoch davon aus, dass unsere Methode auch in der industriellen Anwendung einen guten Wirkungsgrad erzielen wird.“ Im Gegensatz zu früheren Versuchen im Experimentallabor der Pharmachemiker verwerte die neue Anlage auch geringe Stickoxid-Konzentrationen und arbeite selbst bei Schwankungen des Abgasstroms zuverlässig.

Alternative zu bisherigen Verfahren

Stickoxide, die in industriellen Prozessen anfallen, zählen zu den bedeutendsten Umweltgiften. Die Verbindungen aus Stickstoff und Sauerstoff entstehen vor allem bei der Verbrennung, etwa in Kraftfahrzeugmotoren, in Gas- und Kohlekraftwerken, aber auch bei anderen thermischen und chemischen Prozessen in der Industrie. Um die Abgase zu reinigen, werden bislang entweder Nachverbrennungen oder das Prinzip der katalytischen Reduktion eingesetzt – beide Verfahren sind jedoch vergleichsweise aufwändig und mit Nachteilen behaftet.

Herstellung von Arznei- und Farbstoffen

Die Herstellung von Kupfernitrat ist nur ein Beispiel für industrielle Verfahren, bei denen Stickoxide bislang aufwändig neutralisiert werden anstatt sie in gewinnbringende Syntheseprozesse zu überführen. Heinrich sagt: „Überall dort, wo wir es mit überschaubaren Ausgangsstoffen zu tun haben, dazu zählt beispielsweise auch das Ätzen von Leiterplatten in der Elektronikindustrie, können wir Stickoxide als Nebenprodukt für die Herstellung von Arzneistoffen verwenden.“

Anders sehe es zum Beispiel bei Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen aus: „Aus diesem Cocktail an Giften und Schwermetallen sollten wir besser keine Medikamente gewinnen. Aber es ist möglich und sinnvoll, die im Abgas befindlichen Stickoxide für die Herstellung bestimmter Farbstoffe auf der Basis von Azoverbindungen zu verwenden.“

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