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Ätzender Fluorwasserstoff künftig überflüssig
- Forscher bannen mit neuer Methode die Gefahr bei der Produktion wichtiger Chemieprodukte
Oxford, London, Fort Collins, PTE, 21. Juli 2023
Die extrem gefährliche #Chemikalie #Fluorwasserstoff ist bisher unabdingbar für die Herstellung von Fluorchemikalien, braucht bei der Herstellung zudem sehr viel Energie. Chemikern in Großbritannien und den USA können diese Produkte, die in #Polymeren, Agrochemikalien, #Pharmazeutika und #Lithium Ionen Batterien unabdingbar sind und einen Produktionswert von mehr als 20 Milliarden Dollar pro Jahr haben, nun weitaus umweltverträglicher herstellen.
Zähne sowie Knochen als Vorbild
Die Chemiker der University of Oxford
, des Oxford Spin outs Fluo Rok, das das Verfahren kommerzialisiert, des University College London und der Colorado State University haben sich vom natürlichen Biomineralisationsprozess inspirieren lassen, der Zähne und Knochen bildet. Als Rohstoff dient Flussspat, eine Verbindung von #Kalzium und #Fluor, die natürlich vorkommt.
Die Forscher geben Flussspat und pulverisiertes Kaliumphosphat in eine Kugelmühle. Das ist eine rotierende Trommel, in der sich Stahlkugeln und die Rohstoffe befinden. Die Kugeln quetschen die Ausgangsstoffe mit großer Kraft zusammen. Der Prozess dauert mehrere Stunden. Die Rohstoffe gehen auf rein mechanischem Weg eine innige Verbindung ein, die sich Fluoromix nennt. Daraus lassen sich rund 50 Fluorchemikalien synthetisieren. Die Ausbeute liegt bei 98 Prozent.
Kristall Analyse mit Röntgenbeugung
»Die mechanochemische Aktivierung von Flussspat mit einem Phosphatsalz ist eine spannende Erfindung, denn dieses einfache Verfahren ist eine hochwirksame Lösung für ein komplexes Problem», sagt Calum Patel vom Department of Chemistry der Universität Oxford. Zu klären blieb, was genau in der Kugelmühle passiert, wie also die Ausgangsstoffe miteinander mechanisch reagieren und wie genau die Produkte zusammengesetzt sind. Dabei kam es nicht zuletzt auf die Kristallstruktur an, die die Forscher mit Methoden wie der Röntgenbeugung offenlegten.
Bisher werden fluorhaltige Produkte, die entscheidend für das Gelingen der Energiewende sind, aus Fluorwasserstoff hergestellt. Dieser wird mit hohem Energieaufwand aus Flussspat abgespalten. Diese Verbindung setzt sich aus Kalzium und Fluor zusammen. Der Produktionsschritt, der die #Umwelt massiv belastet, könnte künftig wegfallen, wenn sich das Start up FluoRok mit dem neuen Verfahren durchsetzt.
