Schutz für die Ozonschicht: Zuckermoleküle binden gefährliche FCKWs

Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Hochschule Aschaffenburg ist ein außerordentlicher Fortschritt in der Handhabung des hochgradig ozonschädigenden Fluorchlorkohlenwasserstoffs Freon 11 gelungen. Dies könnte einen großen Beitrag zum Schutz der gefährdeten Ozonschicht leisten.

Freon 11 gehört zur Gruppe der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die früher zum Beispiel als Kühlmittel in Kühlschränken oder auch als Treibmittel für Polyurethanschäume verwendet wurden.

In den 70er Jahren erkannten Wissenschaftler, dass FCKWs die schützende Ozonschicht in der höheren Atmosphäre schädigen und zur Bildung des Ozonlochs führen. Zudem weist Freon 11 ein 4750-fach höheres Treibhauspotenzial als Kohlendioxid auf und trägt somit zusätzlich zu der globalen Erderwärmung bei.

Obwohl die Produktion und der Handel mit diesem FCKW durch das Montrealer Protokoll Ende der 80er Jahre verboten wurden, wird es heute noch beim Recycling von Kühlgeräten freigesetzt und sogar auf dem Schwarzmarkt gehandelt. Darüber hinaus erregte die ozonabbauende Substanz kürzlich mehrfach die wissenschaftliche und mediale Aufmerksamkeit:

Eine Studie in der Zeitschrift Nature berichtete über ein alarmierendes Wiederauftreten und einen starken Anstieg der globalen Freon-11-Freisetzung , die einer umfangreichen illegalen Produktion und Nutzung dieser Substanz in chinesischen Polyurethanschaumfabriken zugeordnet werden konnte. Dies zeigt, dass eine angemessene Adsorption und Früherkennung von Freon 11 wichtiger denn je ist.

„Ein angemessener Umgang mit diesem umweltschädlichen Stoff ist nicht nur von großem wissenschaftlichen, sondern vor allem auch von öffentlichem Interesse“, sagt Prof. Dr. Siegfried Waldvogel von der JGU, Korrespondenzautor der Studie.

Nachhaltige und umweltfreundliche Methode zur Bindung von Freon 11

In ihrem Artikel in der Zeitschrift Global Challenges berichten die Mainzer und Aschaffenburger Wissenschaftler über eine Methode, Freon 11 mit modifizierten zyklischen Zuckermolekülen – per-methyliertem α-Cyclodextrin – sowohl aus der Luft als auch aus der Flüssigphase effektiv zu binden, damit das umweltschädliche Treibmittel nicht in die Atmosphäre freigesetzt wird, wo es den stratosphärischen UV-Schutz schädigt.

Der Prozess der Freon-11-Bindung ist reversibel und das Adsorptionsmittel kann unter kontrollierten Bedingungen vollständig regeneriert werden. Das zurückgewonnene Material kann wiederverwendet werden. Es handelt sich somit um eine nachhaltige und umweltfreundliche Methode, um diese stark ozonabbauende Substanz beispielsweise direkt bei der Verschrottung von Altkühlgeräten zu binden.

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Hochschule Aschaffenburg dieses Konzept auf ein optisches Sensorgerät übertragen und damit niedrige Freon-11-Konzentrationen schnell und zuverlässig nachweisen.

Bildmaterial:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_orgchemie_fckw_freon_11.jpg
Titelseite Global Challenges August 2018
Abb./©: Journals: D. Ryvlin, M. Girschikofsky, D. Schollmeyer, R. Hellmann, S. R. Waldvogel, Global Challenges 2018, 2, 1800057. https://doi.org/10.1002/gch2.201800057

Weiterführende Links:
http://www.chemie.uni-mainz.de/OC/AK-Waldvogel/ – Arbeitskreis Waldvogel
https://onlinelibrary.wiley.com/toc/20566646/2018/2/8 – Titelgeschichte in Global Challenges August 2018

Lesen Sie mehr:
http://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/2702_DEU_HTML.php – Pressemitteilung „Förderung für Mainzer Lehrprojekt im Bereich der Elektrosynthese“ (28.09.2017)

Prof. Dr. Siegfried R. Waldvogel
Institut für Organische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-26060
Fax +49 6131 39-26777
E-Mail: waldvogel@uni-mainz.de
http://www.chemie.uni-mainz.de/OC/AK-Waldvogel/

Dimitrij Ryvlin et al.
Methyl‐Substituted α‐Cyclodextrin as Affinity Material for Storage, Separation, and Detection of Trichlorofluoromethane
Global Challenges, 12. August 2018
DOI: 10.1002/gch2.201800057
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/gch2.201800057