13/06/2011 - Amerikanische Wissenschaftler nutzen eine Solarzelle, um Oxidationsreaktionen ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt zu verursachen

Menéame

Mit einer einfachen und kostengünstigen Solarzelle für den Betrieb eines Spielzeugs, einer Gruppe von Ingenieuren und Wissenschaftlern an der Washington University in St. Louis in den Vereinigten Staaten hat es geschafft, Oxidationsreaktionen hervorzurufen, ohne die Umweltschäden, die normalerweise durch diese Prozesse von großer Bedeutung in der chemischen Industrie verursacht werden. Die Idee ist nicht neu, aber der entwickelte Ansatz und die Ökonomie der Methode machen sie zu einem transzendenten Vorsprung mit mehreren Anwendungen. Auf Pablo Javier Piacente.

Oxidationsreaktionen, bei denen toxische Nebenprodukte mit negativen Umweltauswirkungen erzeugt werden, sind in vielen Prozessen, die mit der chemischen Industrie verbunden sind, unerlässlich. Eine Forschung, die von Spezialisten der Washington University in St. Louis hat es ermöglicht, eine Methodik zu entwickeln, bei der diese elektrochemischen Reaktionen mit Photovoltaikzellen durchgeführt werden können, wodurch Umweltschäden beseitigt und darüber hinaus erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.

Kevin Moeller ist einer der Verantwortlichen für diesen Fortschritt, der verspricht, bereits bestehende Technologien zu kombinieren, um elektrochemische Reaktionen umweltfreundlich zu machen. Die Einfachheit der Idee ist wirklich bemerkenswert, da für die Arbeit eine Solarzelle verwendet wurde, die über das Internet für sechs Dollar erworben wurde und deren Ziel es war, Energie für ein Spielzeugauto bereitzustellen.

Der Vorschlag wäre im Rahmen der chemischen Industrie von entscheidender Bedeutung, wo er mehrere Anwendungen umfassen könnte. Vor allem würde es dadurch gelingen, die giftigen Nebenprodukte zu beseitigen, die derzeit durch eine Art von Reaktionen entstehen, die in der chemischen Synthese allgemein verwendet werden, und die dadurch verursachten ökologischen und wirtschaftlichen Schäden zu beseitigen.

Die Arbeit von Moeller und seinen Kollegen an der Washington University in St. Louis wurde in einem kürzlich veröffentlichten Bericht in der Fachwelt Green Chemistry zusammengefasst und wurde auch durch eine Pressemitteilung der Universität verbreitet. Der neue Ansatz verspricht große Auswirkungen auf die chemische Industrie.

Ein wichtiger Prozess

Es ist zu beachten, daß ein wichtiges Instrument für die Synthese von organischen Molekülen in einer sehr großen Kategorie von Anästhetika bis Garn Oxidationsreaktionen sind.

Es ist das Werkzeug, das es Spezialisten ermöglicht, die Funktionalität eines Moleküls zu verbessern und zu manipulieren.

Mit anderen Worten, Oxidationsreaktionen ermöglichen den Anschluss funktioneller Gruppen eines Moleküls. Moeller erklärt, dass eine Oxidationsreaktion unerlässlich ist, wenn ein aus Kohlenstoff und Wasserstoffatomen zusammengesetztes Kohlenwasserstoff vorhanden ist und in Alkohol oder Keton umgewandelt werden soll.

Im Rahmen dieser Reaktionen wird ein Elektron aus einem Molekül entfernt. Aber da dieses Elektron irgendwo lokalisiert werden muss, bedeutet jede Oxidationsreaktion eine weitere Reduktionsreaktion, durch die einem zweiten Molekül ein Elektron hinzugefügt wird. Genau dort liegt das Problem, denn dieses zweite Molekül ist ein Abfallprodukt, es ist nicht wünschenswert.

Auf diese Weise haben alle chemischen Oxidationen ein Nebenprodukt, das in vielen Fällen Umweltschäden verursacht und den Prozess wirtschaftlich unwirksam macht. Moeller und sein Team arbeiteten daran, diese Nebenprodukte in etwas Gutes zu verwandeln.

Photovoltaikzellen und chemische Industrie

Diese Spezialisten schlagen vor, die sauberste Energiequelle einzusetzen, um die elektrochemischen Reaktionen durchzuführen: die von Photovoltaikzellen aufgenommene Sonnenenergie. Das System funktioniert genauso wie bei der traditionellen Methode, so dass die Bedingungen der chemischen Reaktionen nicht verändert werden.

Ein Beispiel, das von diesem Forschungsteam bearbeitet wurde, ist ein Industrieprozess zur Oxidation von Alkohol, bei dem TEMPO verwendet wird, ein komplexes chemisches Reagenz, das 1960 entdeckt wurde. Da dieses Reagenz ist teuer, wird es durch Zugabe von Chlor recycelt. Diese Reaktion erzeugt jedoch Natriumchlorid als Nebenprodukt.

Obwohl Natriumchlorid in geringen Mengen als Speisesalz verwendet werden kann, ist es in industriellen Mengen ein Abfall, dessen Entsorgung teuer ist. In diesem Fall kann das TEMPO-Reagenz durch Solarenergie in einem Prozess recycelt werden, der Wasserstoff als einzige Nebenprodukt erzeugt.

Zusammenfassend stellt Moeller klar, dass nicht alle chemischen Syntheseverfahren durch Solarzellen gelöst werden können, aber es ist möglich, auf eine große Anzahl von Oxidationsreaktionen zu reagieren, die üblicherweise in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Gleichzeitig könnte diese Entwicklung dazu führen, dass neue einfache und innovative Lösungen für andere Arten von Reaktionen entwickelt werden.

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