Das Forscherteam fand eine pragmatische Lösung, um das nötige Gasgemisch für den Versuch zu gewinnen. Eine praxistaugliche Abgaserfassung mit Speicherung beim Fahren war jedoch nicht Bestandteil des Forschungsprojektes.  Bilder: Uni Bayreuth

 

Unter Verwendung von verunreinigtem CO2 aus Autoabgasen hat das Team von Prof. Dr. Shoubhik Das, Lehrstuhl für Organische Chemie I an der Universität Bayreuth, einen kostengünstigen Syntheseweg für γ-Lactame entwickelt. γ-Lactam ist eine organisch-chemische Verbindung, die einen hemmenden Neurotransmitter darstellt. Damit wird das ohnehin häufig produzierte CO2 einer sinnvollen Nutzung zugeführt. Mit diesem CO2 können wertvolle Chemikalien und Arzneimittel verbunden werden. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in Nature Communications vorgestellt. 

 

In dem wissenschaftlichen Paper „Straightforward synthesis of functionalized γ-Lactams using impure CO2 stream as the carbon source“ (Einfache Synthese von funktionalisierten γ-Lactamen unter Verwendung von verunreinigtem CO2-Strom als Kohlenstoffquelle) wird eine neue Methode zur Verwendung von CO2, einem weit verbreiteten Treibhausgas, bei der Synthese von wertvollen Chemikalien und Arzneimitteln erörtert. „Traditionelle Ansätze haben sich auf die Verwendung von reinem CO2-Gas konzentriert, aber wir schlagen eine neuartige Idee vor, die ungereinigte CO2-Ströme verwendet, wie z.B. solche aus Industrie- oder Autoabgasen“, erklärt Prof. Dr. Shoubhik Das, Lehrstuhlinhaber für Organische Chemie I an der Universität Bayreuth. „Die Hauptmotivation hinter diesem Ansatz ist die Reduzierung der Luftverschmutzung, die durch die Anreicherung von CO2 verursacht wird, sowie der Kosten und des Energieaufwands, die mit der Reinigung von CO2 verbunden sind.“

 

In der Arbeit wird eine spezifische Anwendung dieser Methode zur Herstellung von γ-Lactamen vorgestellt, die wesentliche Bestandteile verschiedener Naturstoffe und Arzneimittel sind. „Wir wollen die Synthese von γ-Lactamen aus leicht verfügbaren Materialien wie Aminen und Alkenen rationalisieren und dabei ungereinigtes CO2 als Kohlenstoffquelle nutzen“, sagt Prof. Das. Die Bedeutung dieser Forschung liegt in ihrem Potenzial, einen einfacheren und nachhaltigeren Weg zur Herstellung wertvoller Verbindungen aus Abgasen wie CO2 zu bieten. Die Autoren betonen die ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile ihres Ansatzes, was ihn zu einem bemerkenswerten Beitrag auf dem Gebiet der CO2-Nutzung in der chemischen Synthese macht.

 

Mit diesem neuen Ansatz möchte Prof. Das gemeinsam mit seinem Team eine nachhaltige Strategie auflegen, um die Erderwärmung und Luftverschmutzung durch CO2 zu verringern. Dabei erhoffen sich die Bayreuther Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Yuman Qin, Suman Pradhan, Rakesh Maitin und Shoubhik Das drei Effekte:

–          Auswirkungen auf die Umwelt: Durch die Verwendung ungereinigter CO2-Ströme bietet das Verfahren eine umweltfreundlichere Möglichkeit zur Nutzung von Abgasen und trägt damit zu den Bemühungen um eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei.

–          Kosteneffizienz: Der Ansatz zielt darauf ab, die mit der Reinigung von CO2 verbundenen Kosten zu minimieren, wodurch die Synthese wichtiger Chemikalien und Arzneimittel langfristig kostengünstiger werden könnte.

–          Pharmazeutische Entwicklung: Die spezifische Anwendung dieser Methode zur Herstellung von γ-Lactamen, wesentlichen Bestandteilen von Arzneimitteln, ebnet einen einfacheren und nachhaltigeren Weg der Arzneimittelsynthese. Dies könnte nachgelagerte Auswirkungen auf die pharmazeutische Industrie haben und möglicherweise zu leichter zugänglichen und erschwinglichen Arzneimitteln führen.

Dadurch können die chemische Industrie, die Umweltwissenschaften sowie die Arzneimittelforschung profitieren. „Es wurde eine Methode entdeckt, die unreine CO2-Ströme nutzt und einen Durchbruch bei der Synthese wertvoller Chemikalien und Pharmazeutika ermöglicht“, betont Prof. Das.

 

Die Forschung wurde mit Unterstützung des Chinese Scholarship Councils, der Flämischen Forschungsgemeinschaft (FWO), der Francqui-Stiftung, des Odysseus Grant und des FWO Research Project Grant und gemeinsam mit Wissenschaftler*innen der Universität Antwerpen durchgeführt.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43289-w

Anmerkung der Redaktion: In der oben verlinkten Veröffentlichung wird ausführlich der Versuchsaufbau und die erzielten chemischen Reaktionen beschrieben. Auf Nachfrage erklärte Professor Das, dass das Ziel des Forschungsprojektes nur der Beweis für das Konzept war, und der Rest (die eigentliche Abgaserfassung und Zwischenspeicherung) später erledigt werden kann. Ein entsprechendes Verfahren Autoabgase vollständig während der Fahrt zu erfassen und im Auto zu speichern, wurde in der Geschichte des Automobils seit der Entwicklung durch Gottlieb Daimler noch nicht ersonnen – das dürfte angesichts der enormen Gasmenge von (je nach Hubraum, Last und Drehzahl des Motors) bis zu weit über 1.000 Normkubikmeter pro Stunde auch keine leichte Aufgabe sein und bleiben.