Die Zusammensetzung von Nanomaterialien entspricht der von gewöhnlichen und natürlichen Mineralien, während sie die bisher verwendeten Edelmetalle ersetzen können. Ausländische Investoren interessieren sich bereits dafür.

Experten des Tschechischen Instituts für Forschung und fortgeschrittene Technologien – CATRIN-Palacky-Universität Olomouc und des Zentrums für Energie- und Umwelttechnologien (CEET) der Bergbauuniversität – Technische Universität Ostrava (VŠB-TUO) arbeiten an einer Technologie, die kürzlich entdeckt wurde berichtet von Nature Nanotechnology.

„In der aktuellen geopolitischen Situation und der damit einhergehenden Energiekrise hat die Europäische Union keine andere Wahl, als nach Wegen zu suchen, um die industriellen Produktionskosten zu senken und das Beste aus neuen grünen Technologien und Materialien zu machen, die uns von der Abhängigkeit von Energie und Rohstoffen befreien werden Russland“, erklärte Radek Zbořil, wissenschaftlicher Direktor von CATRIN und Leiter des Materials and Environment Laboratory am CEET.

Ein Team tschechischer Forscher untersuchte zusammen mit Kollegen des Wissenschaftlichen Instituts FORTH in Heraklion, Griechenland, und des Leibniz-Instituts für Katalyse in Rostock, Deutschland, die chemischen Produktionsprozesse der Anilinverbindungen, die bei der Herstellung verschiedener Medikamente, Kunststoffe und Farbstoffe verwendet werden und Agrochemikalien.

Laut MarketWatch beläuft sich der Markt für Anilinverbindungen auf rund 12 Milliarden US-Dollar (etwa 270 Milliarden Kronen) pro Jahr, wobei ein deutlicher Anstieg erwartet wird. Ihre derzeitige industrielle Herstellung ist jedoch sehr energie- und kostenintensiv, da sie bei hohen Temperaturen und Drücken stattfindet und die Beschleunigung der chemischen Reaktion den Einsatz von Edelmetallen wie Gold, Palladium oder Platin erfordert.

„Die neue Technologie arbeitet mit Chalkopyrit-Nanopartikeln, einem häufigen Eisen-, Kupfer- und Schwefelmineral, das nicht nur in der Tschechischen Republik, sondern auch an anderen Orten in Europa, Amerika und Afrika vorkommt. Das Nanomaterial ist billig und kann leicht industriell hergestellt werden besser skalieren und chemische Reaktionen beschleunigen als die genannten Edelmetalle – und das nur unter Nutzung von Sonnenstrahlung”, beschrieb Zbořil die Vorteile der neuen Technologie.

Laut Zbořil verhält sich das Nanomaterial wie ein sogenannter plasmonischer Katalysator. Dies bedeutet, dass es viele einzigartige Eigenschaften bei der Interaktion mit Sonnenlicht hat.

„Durch die Bestrahlung mit Sonnenlicht wird eine Kaskade chemischer Prozesse im Nanomaterial ausgelöst, wobei sich einige Elektronen an die Oberfläche des Materials bewegen oder sogar seine Struktur verlassen. Diese sogenannten heißen Elektronen aktivieren sehr effektiv die Chemikalien, die in die industrielle Produktion gelangen. Gleichzeitig.“ steigt die Temperatur in unmittelbarer Nähe des Nanomaterials an, was ebenfalls wesentlich zur Beschleunigung der chemischen Reaktion beiträgt“, sagt Aristeidis Bakandritsos, der bei CATRIN in Olomouc und CEET in Ostrava arbeitet.

Die Forscher verglichen die Wirksamkeit des neuen Systems mit Dutzenden kommerzieller Materialien und den neuesten veröffentlichten Katalysatoren – und sagten, sie hätten „hervorragende Ergebnisse“.

„Die Produktionsgeschwindigkeit im Verhältnis zum Materialpreis ist um eine Größenordnung höher als bei den besten Konkurrenztechnologien. Wir haben experimentell und theoretisch gezeigt, dass diese hohe Ausbeute unter anderem mit der elektronischen Struktur des Nanomaterials zusammenhängt.“ , die mit der elektronischen Struktur der anderen Reaktionskomponenten harmoniert“, prahlte Bakandritsos.

Die Arbeit des Teams von Professor Zbořil folgt der jüngsten Entdeckung eines Katalysators, der Eisen-Nanopartikel verwendet und Umweltfreundlichkeit und hohe Effizienz in den Produktionsprozessen von Arzneimitteln und verwandten Chemikalien zeigt.

„Das neue plasmonische Material funktioniert nach einem anderen Prinzip und hat unserer Ansicht nach ein größeres Marktpotenzial, einschließlich einer drastischen Reduzierung der Energiekosten, einer Rekordeffizienz, einer einfachen und kostengünstigen Herstellung und einer eleganten technologischen Lösung. Deshalb haben wir uns entschieden, das zu schützen Technologie mit internationaler Patentanmeldung Wir verhandeln bereits mit ersten Interessenten an der industriellen Nutzung der Technologie und potenziellen Investoren, insbesondere in Deutschland“, so Zbořil abschließend.

In jedem Fall haben beide Materialien gemeinsam, dass sie die Herstellung dieser Produkte beschleunigen und die Kosten senken können.