Direktsynthese von Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid ist ein effektives Oxidationsmittel. Es wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der chemischen Industrie und bei der Papierherstellung. Da beim Einsatz von Wasserstoffperoxid als Nebenprodukt nur Wasser entsteht, gilt es als umweltverträgliches Oxidationsmittel.

Stand der Technik

Die Herstellung von Wasserstoffperoxid erfolgt heute weitgehend durch das technisch aufwändige Anthrachinonverfahren. Das Verfahren beruht darauf, Anthrachinon in Anwesenheit eines Palladium-Katalysators zu Anthrahydrochinon zu reduzieren und dieses in einer nächsten Stufe mit Sauerstoff zu oxidieren, um das Produkt Wasserstoffperoxid zu erhalten und das Anthrachinon zurückzubilden. Es folgen Reinigungsschritte, sowie die Rückführung des Anthrachinons, um den Zyklus erneut durchlaufen zu können. Die direkte Synthese von Wasserstoffperoxid aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff wurde bereits Anfang des 20. Jahrhunderts beschrieben. Allerdings ist sie vor allem aufgrund von Sicherheitsproblemen bislang nicht großtechnisch umgesetzt worden.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) am KIT haben einen Mikrostrukturreaktor entwickelt, welcher die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid erlaubt. Die Reaktion findet in einem Mikrokanal statt, der von einem flüssigen Lösungsmittel durchströmt wird. Als Lösungsmittel eignet sich beispielsweise Wasser, in das ein Katalysatorpulver suspendiert ist. Die Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden über Membranflächen in die Flüssigkeit eingebracht und durch die gewünschte Reaktion zu Wasserstoffperoxid verbraucht. Um eine hohe Produktausbeute zu erzielen, werden die Gase über mehrere Dosierstellen mehrfach nachgegeben, bis jeweils die Sättigungskonzentration erreicht ist.

Vorteile

Der Reaktor ist aus mehreren Lagen mikrostrukturierter Folien modular aufgebaut. Betriebe, die Wasserstoffperoxid benötigen, können mit dem Mikrostrukturreaktor vor Ort flexibel, sicher und umweltfreundlich produzieren.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht Partner zum Einsatz des Reaktors in der Praxis.