In het coöperatieve EPSYLON-onderzoeksproject gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek, wetenschappers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) en Evonik Performance Materials GmbH hebben een ultramoderne en innovatieve elektro-organische synthesemethode ontwikkeld.

De resultaten van hun onderzoek, gepresenteerd in het nummer van vorige week van wetenschappelijke vooruitgang , het gebruik van elektrosynthese als duurzame groene chemie voor technische toepassingen mogelijk maken. De methode stelt de operator in staat flexibel te reageren op het beschikbare aanbod van elektriciteit. Bovendien, de operator hoeft niet langer te vertrouwen op op maat gemaakte elektrolyse-apparaten en kan een scala aan apparatuur gebruiken.

De methode is meer dan 160 jaar geleden ontwikkeld door de Duitse chemicus Hermann Kolbe. Hoewel elektrochemische synthesemethoden worden gebruikt in de chemische industrie, dit is tot nu toe een nichetechnologie geweest. Een reden is dat de elektrolyse-omstandigheden zeer nauwkeurig moeten worden geregeld en dat een uniforme stroominvoer essentieel is. Vanwege de geavanceerde technische infrastructuur die nodig is, de optie van elektrosynthese bleef voor de meeste chemici buiten bereik. Vandaag, het groene potentieel van elektrochemie is herontdekt. Het maakt duurzame en milieuvriendelijke chemie mogelijk met zeer eenvoudige middelen, vooral bij het gebruik van overtollige stroom uit hernieuwbare bronnen zoals wind- of zonne-energie.

Elektrochemie is een veelzijdige en krachtige methode om chemische verbindingen te produceren of om chemische veranderingen in moleculen teweeg te brengen. Simpel gezegd, elektronen vervangen dure en giftige reagentia. Onnodige verspilling kan worden vermeden en de reactie kan op elk moment worden gestopt door simpelweg de stroom uit te schakelen. Een ander voordeel ten opzichte van klassieke synthese is dat veel individuele stappen gemakkelijker door elektrochemie kunnen worden geïmplementeerd. In sommige gevallen, dit kan de synthese met verschillende stappen verkorten. Echter, elektrolyse vereisen vaak een smal stroomdichtheidsvenster en lange reactietijden. In aanvulling, selectiviteit en schaalbaarheid zijn moeilijker of zelfs onmogelijk.

De sleutel tot het succes van de onderzoeksgroep aan de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz is het gebruik van een uniek elektrolytsysteem. De elektrolysen hebben hier een extreem hoge stabiliteit tegen variatie in stroomdichtheid, waardoor werking in een stroomdichtheidsvenster met een breedte die zich uitstrekt over meer dan twee ordes van grootte, zonder verlies van productiviteit of selectiviteit. Als de levering van de huidige vergunningen, de elektrolyse kan in korte tijd worden uitgevoerd met een zeer hoge stroomdichtheid.