Nanopartikel machen besseren Biosprit

Denn der Ansatz nutzt multifunktionale Nanopartikel auf Basis von vergleichsweise billigen Metallen, um zwei Raffinationsschritte zu kombinieren. Zudem ist der resultierende grüne Diesel laut Ames Lab hochwertiger als bei bisherigen Verfahren - und klassischen Biodiesel steche der Treibstoff ohnehin aus.

Wasserstoff statt Alkohol

Die Gewinnung von normalem Biodiesel erfolgt durch eine Reaktion von Fetten und Ölen mit Alkoholen. «Dazu müssen zuerst die Fettsäuren separiert werden, die die Effektivität des Katalysators zerstören könnten», betont Igor Slowing, Wissenschaftler am Ames Lab. Erst dann folgt die eigentliche katalytische Reaktion. «Durch die Entwicklung multifunktionaler Nanopartikel und einen Fokus auf grünen Diesel statt Biodiesel können wir mehrere Prozesse zu einem schnelleren und saubereren kombinieren», so der Forscher.

Der Treibstoff entsteht in diesem Fall durch Hydrierung, eine Veränderung des Wasserstoffanteils. Der grüne Diesel ist laut Ames Lab Erdöl-Diesel chemisch viel ähnlicher als Biodiesel, ist stabiler, und bietet eine höhere Energiedichte. Das neue Verfahren setzt dabei auf spezielle, poröse Nanopartikel, die mittels Amingruppen frei Fettsäuren einfangen und zunächst Nickel als Katalysator für die Umwandlung in Treibstoff nutzen.




Das ist zugleich ein grosser Vorteil gegenüber bisherigen Hydrierungs-Methoden, bei denen Edelmetalle wie Platin und Palladium zum Einsatz kommen. Das viel häufigere Nickel ist rund 2000 Mal billiger.

Besserer Treibstoff

In weiterer Folge hat das Team gezeigt, dass auch Eisen, dass nur ein Hundertstel von Nickel kostet, als Katalysator geeignet ist. Damit erfolge zudem die Umwandlung in Treibstoff schneller. Jedenfalls ist der resultierende grüne Diesel laut Ames Lab hochwertiger. Denn die Verbindung der beiden Raffinationsschritte verhindert sogenanntes «Cracking», bei dem Kohlenwasserstoffketten zerfallen und dadurch die Qualität des Treibstoffs mindern. Auch hier leistet Eisen noch bessere Dienste als Nickel.

«Zudem bleiben andere Bestandteile des Öls zurück, wertvolle Moleküle mit Anwendungspotenzial in der Pharma- und Lebensmittelbranche», sagt Slowing. Allerdings hat sich das Team bislang primär damit befasst, ob die neue Technologie wirklich funktioniert. Im Prinzip sollte sie aber auf industriellen Massstab hochskalierbar sein, so der Wissenschaftler.