Superkritisch koolstofdioxide is de ideale grondstof voor mierenzuur. Het kan de benodigde koolstof leveren en tegelijk dienen als oplosmiddel om het product in zuivere vorm de reactor uit te krijgen, schrijft Walter Leitner (RWTH Aachen) in Angewandte Chemie.

Het belooft het eerste proces te worden dat op industriële schaal zuiver mierenzuur kan afleveren in één reactiestap.

Voor de omzetting van CO₂ en H₂ in HCOOH gebruikt Leitner een organometaalkatalysator, met ruthenium als metaal. Met dat idee wordt al sinds de jaren 70 geëxperimenteerd. Het probleem is dat je te maken hebt met een evenwichtsreactie, met het evenwicht aan de verkeerde kant. De reatcie is dus alleen op gang te houden als je het gevormde mierenzuur continu uit het reactiemengsel afscheidt. En dat hield tot nu toe in dat je vervolgens dat mierenzuur weer moest afscheiden van het spul waarmee je het uit het reactiemengsel had gehaald - kortom, het werd altijd een meerstapsproces.

De oplossing blijkt te zijn om de katalysator, samen met een base als buffer, op te lossen in een ionische vloeistof. Daarmee vul je het onderste deel van je reactor. Bovenin laat je CO₂ en H₂ binnen stromen, bij een dusdanige temperatuur en druk dat de CO₂ superkritisch wordt.

De reactanten diffunderen de ionische vloeistof in, ontmoeten de katalysator en reageren tot HCOOH. En het leuke is dat dat mierenzuur de enige component in de reactor is, die in superkritisch CO₂ uitstekend oplost. Het diffundeert dus vanzelf terug naar de superkritische fase. Als je daarvan vervolgens een deel aftapt en buiten de reactor de druk verlaagt tot beneden het kritische punt, wordt de CO₂ weer gasvormig en ‘valt’ de HCOOH er als het ware uit, in volmaakt zuivere vorm.

In de praktijk pomp je uiteraard je CO₂ voortdurend rond, zodat je een continu-productieproces krijgt. In het lab heeft zo’n proefopstelling al 200 uur stabiel gedraaid.

Leitner ziet het zeker niet als manier om CO₂ weg te werken. Gezien het energieverbruik, produceert zijn proces veel meer broeikasgas dan dat het verbruikt. Maar waarschijnlijk is het wèl beter voor het milieu dan de klassieke mierenzuurproductie, en daar was het om te doen.

bron: Wiley