CO2 als Kohlenstoffquelle - endergonische Reaktionen

Reaktionen mit einer großen freien Standardreaktionsenthalpie laufen nicht freiwillig ab. Wenn man Kohlenstoffdioxid (CO₂) als Kohlenstoffquelle für Synthesen industrieller Rohstoffe nutzen möchte, muss man also nicht nur die notwendige Bindungsenergien zuführen (endotherme Reaktionen) sondern ist mit dem Problem konfrontiert, dass die Gleichgewichtskonstanten der Reaktionen in der Regel sehr viel kleiner als 1 sind, die Gleichgewichtszusammensetzung also im besten Fall im Bereich weniger Prozent liegt.

Ein repräsentatives Beispiel für diese Kategorie chemischer Reaktionen ist die Direktsynthese von Dimethylcarbonat aus Methanol und Kohlenstoffdioxid:

2 CH₃OH + CO₂ = CH₃-OCOO-CH₃ + H₂O

Die einzige technisch interessante Möglichkeit, dieses Reaktionsgleichgewicht auf die Seite des Produkts zu verschieben ist, das Wasser stetig aus dem Gleichgewicht zu entfernen. Dies kann

• physikalisch durch Adsorption, z.B. an Zeolithen oder
• Abtrennung durch eine Membran sowie
• chemisch durch einen selektive Reaktion geschehen.

Die physikalischen Methoden sind wirtschaftlich uninteressant, da auch das Methanol an den üblichen Zeolithen adsorbiert und es ebenfalls durch die Membran tritt.

Also bleibt die Möglichkeit, eine chemische Reaktion zum Abfangen des Wassers einzusetzen; ein geeigneter Reaktant muss

• hoch-selektiv bezüglich der Reaktion mit Wasser sein und
• die Reaktion muss ohne Nebenreaktionen vollständig reversibel sein oder
• zu einem verkaufsfähigen Produkt (Koppelprodukt) führen, das in ähnlichen Mengen ähnlich nachgefragt wird.