Alternativer Ansatz zur Reduktion von Kohlenstoffdioxid

• Unterstützt Forschung, beste Lösung für CO2-Reduktion zu finden
• GC-2030 löst herausfordernde Messaufgabe
• Applikations-GC auch für andere Gase adaptierbar

Shimadzu, weltweit eines der führenden Unternehmen in der instrumentellen Analytik, bietet durch sein modulares Portfolio die Möglichkeit, applikations- und kundenspezifische Lösungen umzusetzen. Besonders in der Chromatographie lassen sich dedizierte Systeme durch die Auswahl von Modulen, Detektoren, Komponenten und Zubehören auf das spezifische Analysenziel abstimmen. Sie werden für Routine- und High-End-Anwendungen genutzt und geben den Nutzern die notwendige Gewissheit, Vorgaben für Verbraucher-und Umweltschutz sowie Produktsicherheit zu erfüllen.

Beispielsweise werden für die Lebensmittelanalytik komplette Applikationssysteme für bestimmte Substanzklassen angeboten.

In der Gas-Chromatographie bietet Shimadzu weit über ein Dutzend Applikations-GCs, die für bestimmte analytische Einsätze optimiert sind, etwa hinsichtlich Automationsgrad oder Analysezeiten. Zentrale Einheit ist der Nexis GC-2030, ein Gas-Chromatograph der Premiumklasse mit weltbester Reproduzierbarkeit und einer herausragenden Empfindlichkeit.

Alternativer Ansatz zur Reduktion von Kohlenstoffdioxid

Neu in der Familie der Applikations-GCs ist eine Lösung für die Gas-Messung in der katalytischen CO2-Reduktion. Sie ist ein alternativer Ansatz zu verhindern, dass Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre gelangt. Momentan gehen andere Bestrebungen in die Richtung, fossile Brennstoffe zu vermeiden oder Kohlenstoffdioxid in Lagerstätten (CCS – Carbon Dioxide Capture and Storage) zu verpressen.

Der Shimadzu Applikations-GC ist Teil der Kette, aus dem energiearmen Molekül CO2 erneut ein energiehaltiges Molekül zu erzeugen. Da Kohlenstoffdioxid aber komplett oxidiert und damit chemisch sehr stabil ist, ist dieser Prozess der CO2-Reduktion energieintensiv. Das Bestreben ist, möglichst wenig Energie zuzuführen, um einen verwertbaren Brennstoff zu erzeugen.

Die einfachste chemische Reaktion, bei der Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff in Methan und Wasser umgewandelt werden, ist nach Paul Sabatier als Sabatier-Prozess benannt und lässt sich mit der folgenden Reaktionsgleichung darstellen: CO2 + 4 H2 – CH4 + 2 H2O

Da dieser Prozess energieintensiv ist, werden unterschiedliche Katalysatoren eingesetzt, um den Energieeintrag so gering wie möglich zu halten. Hierfür gibt es neben den chemischen Katalysatoren wie Nickel, Platin oder Ruthenium auch biologische Systeme, die bestimmte Mikroorganismen (Archaeen) einsetzen.

GC-2030 löst herausfordernde Messaufgabe

Um die Effizienz der Sabatier-Reaktion zu überwachen, müssen Edukte und Produkte quantitativ erfasst werden. Nur so lässt sich am Ende eine Energie-Bilanz für den Prozess erstellen. Daneben gibt es noch deutlich komplexere Reaktionswege, wodurch neben Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Methan auch Kohlenmonoxid, Stickstoff und höhere Kohlenwasserstoffe und z.T. auch Schwefelverbindungen quantifiziert werden müssen.

Für diese herausfordernde Messaufgabe ist der Applikations-GC auf Basis des GC-2030 ideal geeignet. Er ist mit 3 analytischen Trennsäulen ausgestattet, die nach Bedarf über Ventile (inner purged) mit der Probe versorgt werden. Die Ventile sitzen in der neuentwickelten, sehr gut wärmeisolierten Ventilbox auf dem Gerät (s. Abb. 1) und spart damit wertvolle Stellfläche im Labor ein. Die Anordnung ist so gewählt, dass die Split-/ Splitlos-Injektoren frei bleiben für Flüssiginjektionen. Als Detektor kommt der einzigartige Heliumplasmadetektor BID-2030 zum Einsatz, mit einer Nachweisgrenze im ppb-Bereich.

Um aus dem energiearmen Molekül CO2 erneut ein energiehaltiges Molekül zu erzeugen, unterstützt der Applikations-GC die Forschung auf der Suche nach den optimalen Bedingungen und dem minimalen Energieeinsatz bei der katalytischen Reduktion von Kohlenstoffdioxid.

Ausblick: Applikations-GC auch für andere Gase adaptierbar

Ein verwandtes Thema ist die katalytische Reduktion von Stickstoff zu Ammoniak. Ammoniak wird als Grundchemikalie für viele Produkte benötigt, etwa Düngemittel, Feinchemikalien oder Medikamente. Im Unterschied zur CO2-Reduktion sind hier etwas andere Gase von Interesse, um den Prozess zu bilanzieren. Neben Stickstoff und Ammoniak sind dies vor allem Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid (NO und NO2). Auch für diese Zwecke lässt sich der neue Applikations-GC – mit minimalen Adaptionen – nutzen.

Web-Zusammenfassung

Shimadzu hat einen neuen Applikations-GCs vorgestellt, eine Lösung für die Gas-Messung in der katalytischen CO2-Reduktion. Sie ist ein alternativer Ansatz zu verhindern, dass Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre gelangt. Der Shimadzu Applikations-GC ist Teil der Kette, aus dem energiearmen Molekül CO2 erneut ein energiehaltiges Molekül zu erzeugen. Er unterstützt die Forschung auf der Suche nach den optimalen Bedingungen und dem minimalen Energieeinsatz bei der katalytischen Reduktion von Kohlenstoffdioxid.