Atemluft bleibt frei von Kohlenmonoxid

Stau im Straßentunnel: Dutzende, vielleicht sogar Hunderte von laufenden Fahrzeugmotoren füllen den vergleichsweise engen Raum mit Verbrennungsabgasen, darunter dem äußerst giftigen Kohlenmonoxid. Trotzdem muß kein Autoinsasse befürchten, daß er daran ersticken könnte – nicht nur, weil es Lüftungssysteme gibt; auch der Wandanstrich fischt das gefährliche Gas aus der Luft. Noch liegt ein solches Szenario in der Zukunft, doch unwahrscheinlich ist es nicht: der Farbe könnten Substanzen beigemischt werden, die dafür sorgen, daß das Atemgift schnell unschädlich gemacht wird. Am Lehrstuhl für Allgemeine und Anorganische Chemie der Universität Erlangen-Nürnberg hat die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Horst Kisch einen Katalysator entwickelt, der dies bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit leistet. Zusammen mit dem Humboldt-Stipendiaten Dr. Ling Zang ist es dem Team damit gelungen, ein lange ungelöstes Problem zu klären.

Kohlenmonoxid entsteht bei allen Verbrennungsprozessen, wobei etwa 88% aus dem Verkehr, 11% aus Hausbrand und 1% aus Industrie und Kraftwerken stammen. Es ist ein extremes Atemgift, da es etwa 300mal stärker an den roten Blutfarbstoff gebunden wird als Sauerstoff. Fünfzehn Minuten lang Luft einzuatmen, in der Kohlenmonoxid 0,3% des Volumens ausmacht, ist für den Menschen tödlich.

Erhöhte Konzentrationen

Da der mittlere Gehalt atmosphärischer Luft selten Werte über 0,001 vol% überschreitet, wird das menschliche Wohlbefinden im allgemeinen nicht beeinträchtigt. In speziellen Fällen kann man sich darauf allerdings nicht verlassen, denn bei schlechter Durchlüftung können wesentlich höhere, lokal begrenzte Konzentrationen in Garagen, Straßentunnels und auf Autobahnen auftreten. Aus diesen Gründen wurde der Entwicklung von katalytischen Entgiftungsprozessen viel Aufmerksamkeit geschenkt.

Die meisten Katalysatoren arbeiten bei Hochtemperatur, wie z.B. der Dreiwege-Katalysator für Automobile, und es gibt nur wenige Verbindungen, die eine Niedertemperaturoxidation ermöglichen. So ist bekannt, daß verschiedene Edelmetalle die Oxidation von CO bei 30 bis 75°C katalysieren. Die meisten dieser Katalysatoren sind in feuchter Luft allerdings empfindlich gegenüber Oxidation, wodurch ein technischer Einsatz ausgeschlossen ist.

Bei Feuchtigkeit aktiv

Im Gegensatz dazu ist der in Erlangen entwickelte Katalysator nicht nur an feuchter Luft stabil, sondern besitzt nur unter diesen Bedingungen auch die höchste katalytische Aktivität. So sinkt ein anfänglicher CO-Gehalt von 0,8 vol% innerhalb von 20 Minuten um die Hälfte, wenn 2,4 Liter dieser stark belasteten Luft mit einer Katalysatorschicht von etwa 40 cm2 bei Raumtemperatur in Kontakt stehen.

Außer reaktiven Wandfarben – auch „Sicherheitsfarben“ genannt -, die zur Luftverbesserung in Tiefgaragen und Straßentunnels eingesetzt werden könnten, ist ein breites Feld weiterer Anwendungen denkbar. Interessant wäre beispielsweise die Entfernung von Kohlenmonoxid aus der mit Methanol betriebenen Brennstoffzelle, die in ihrer ansonsten derzeit stürmischen Entwicklung gebremst wird, weil selbst kleine Mengen dieses Gases den Katalysator der kalten Verbrennung vergiften. Auch der Einsatz in Luftfiltern für Wärmekraftwerke, Automobile und Klimaanlagen wäre möglich.

Kontakt:
Prof. Dr. Horst Kisch
Lehrstuhl für Allgemeine und Anorganische Chemie
Egerlandstr.1, 91058 Erlangen
Tel./Fax: 09131/85 -27363, Tel. Sekr.: 09131/85 -27267
E-Mail: Kisch@chemie.uni-erlangen.de