Wasserstoffperoxid ist ein umweltfreundliches Oxidationsmittel mit breitem Anwendungspotenzial. Der heute dominierende industrielle Prozess zu seiner Herstellung, das Anthrachinon-Verfahren, ist jedoch wegen des hohen Energiebedarfs und der benötigten komplexen organischen Lösungsmittel weit entfernt von hoher Umweltfreundlichkeit. Die Wasserstoffperoxid-Direktsynthese ist eine erheblich effizientere und nachhaltige Alternative. Sie wird allerdings bisher technisch noch nicht umgesetzt wegen der bestehenden Explosionsgefahr und des sich daraus ergebenden Zwangs zur Inertisierung. Dies wirkt sich ungünstig auf die Produktivität und die Herstellkosten aus.
Diese Probleme können mit einem innovativen Konzept zur Reaktionsführung der Direktsynthese überwunden werden, das im Rahmen des Projekts der DECHEMA e. V. (Frankfurt/Main) in Kooperation mit dem Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (Mainz) und der Microinnova Engineering GmbH (Graz) realisiert werden soll. Durch die Mikrostrukturierung des Reaktionskanals (gute Kontrolle der Temperatur, der Verweilzeit und Unterdrückung der
Totaloxidation) und die räumliche Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff
will man die Sicherheit des Verfahrens verbessern.
Die Auswahl von Kohlendioxid als Lösungsmittel begünstigt die Löslichkeit der beiden Gase, was zu einer höheren Produktivität führen sollte. Über zwei getrennte poröse Membranen werden die beiden Reaktanden über die gesamte Länge der Reaktionszone gleichmäßig verteilt den Reaktionskanälen zugeführt. Dies sollte zu einem gut einstellbaren, annährend konstanten H2-/O2-Verhältnis führen und dadurch eine hohe Selektivität ermöglichen. Lassen sich die Probleme der Wasserstoffperoxid-Direktsynthese mit diesem Konzept lösen, entstünde insbesondere die Möglichkeit zum Bau kleinerer, besonders kompakter Anlagen für die Vor-Ort-Erzeugung von Wasserstoffperoxid-Lösungen für den direkten Gebrauch.
Mit diesem neuen Prozessfenster ließen sich Umweltrisiken verbunden mit Transport, Lagerung und Handhabung konzentrierter Wasserstoffperoxid-Lösungen vermeiden. Die Verwendung von Kohlendioxid als Lösungsmittel ist dabei eine besonders umweltfreundliche Alternative. CO2 ist nicht toxisch, nicht brennbar, bringt keine Umweltgefährdung mit sich und kann nach der Reaktion einfach durch Reduzierung des Druckes von den Produkten getrennt, wieder komprimiert und anschließend weiterverwendet werden.
Der Einsatz von CO2 als Lösungsmittel nutzt bereits vorhandenes CO2 und trägt daher nicht zur Erhöhung der anthropogenen Kohlendioxidemission bei.
