Die Chemie braucht neue, effiziente und nachhaltige Syntheserouten – Photokatalyse ist die Lösung. Dabei wird Energie in Form von Licht in die Reaktion eingebracht. Photonen hinterlassen keine Rückstände in der Reaktion, und sie kann unter sehr milden Bedingungen durchgeführt werden, sogar bei Raumtemperatur. Da liegt die Kombination von Photokatalyse und Enzymkatalyse natürlich nahe, und die bietet einzigartige Vorteile.
Die effektive Energieeinkopplung der Photokatalyse und die unschlagbare Selektivität der Enzyme können damit in einem Prozess kombiniert werden. Das wurde vor kurzem vom DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) in Kooperation mit der TU Delft an einer Modellreaktion demonstriert: Bei der stereo-selektiven Hydroxylierung von Ethylbenzol wurde im Kombinationsverfahren Vollumsatz erreicht [Zhang et al. 2017]1.
Sollen solche Reaktionen technisch angewendet werden, muss das Licht effizient und möglichst gleichmäßig in das Reaktionsmedium eingebracht werden. Wie im heimischen Gartenteich dringt das Licht nur wenige Millimeter tief in die Flüssigkeit ein. Photokatalytische Reaktionen können deshalb nicht ohne weiteres in höhere Dimensionen skaliert werden. Am DFI wird aktuell ein Ansatz entwickelt, mit dem photokatalytische Reaktionen auch in Standard-Reaktoren möglich sind. Dazu werden LEDs in fingernagelgroße Kunststoff-Kugeln verpackt, die auch gleich mit dem Photokatalysator beschichtet sind. Die Lichtemitter werden durch resonanzgekoppelte Induktion angetrieben. So können sie wie Fische im Gartenteich frei im gesamten Reaktionsraum schwimmen und die Lichtenergie besonders effizient eintragen [Burek et al. 2017].
Bildquelle(n):Dr. Bloh
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