Farbige Mikroreaktoren nutzen Sonnenlicht

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Produktion von Chemikalien mittels Solarenergie

Die Sonne ist die nachhaltigste Lichtquelle unseres Planeten, daher ist die direkte Nutzung des Sonnenlichts für die Photochemie äußerst attraktiv. In einem Artikel in Angewandte Chemie von Forschern aus Eindhoven und Potsdam über energieeffiziente solare Photochemie wird zum ersten Mal gezeigt, dass viele photonengesteuerte Transformationen durch Sonneneinstrahlung mit Hilfe von lösungsmittelbeständigen und preiswerten, lumineszierenden Solarkonzentrator-basierten Photomikroreaktoren effizient betrieben werden können.

Ein auf einem lumineszierenden Solarkonzentrator (LSC) basierender Photomikrokreaktor sammelt Solarenergie für durch sichtbares Licht vermittelte Photochemie, z.B. photochemische Oxidationen, Photoredoxkatalyse und Metallaphotoredoxkupplungen. Die Reaktoren sind einfach skalierbar, kostengünstig und selbstangetrieben, wodurch sie sich ideal für die kosteneffiziente Produktion von Chemikalien mittels Solarenergie eignen.

Blaue, grüne und rote Reaktoren können sowohl homogene als auch mehrphasige Reaktionsbedingungen aufnehmen, einschließlich photochemischer Oxidationen, photokatalytischer Trifluormethylierungschemie und Metallaphotoredox-Transformationen, wodurch Anwendungen über das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts abgedeckt werden. Um die Wirksamkeit dieser neuartigen Solarreaktoren weiter zu veranschaulichen, wurden auch medizinisch relevante Moleküle wie Ascaridol und ein Zwischenprodukt von Artemisinin hergestellt.

Die Autoren um Timothy Noël von der TU Eindhoven und Peter Seeberger vom Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam-Golm zeigen, dass es mit einem speziellen Reaktordesign, das auf dem Konzept des lumineszierenden Sonnenkonzentrators basiert, möglich ist, diese Einschränkungen zu überwinden und das nachhaltige Potenzial der solaren Photochemie voll auszuschöpfen. Lumineszente Solarkonzentratoren (LSCs) sind preiswerte Platten aus luminophordotierten Polymermaterialien, die Sonnenphotonen ernten, abwärts konvertieren und konzentrieren. LSCs können als Photonenerntemaschinen für photochemische Reaktionen in sogenannten lumineszierenden Solarkonzentrator-Photomikroskopen (LSC-PMs) eingesetzt werden. In LSC-PMs ist der LSC-Lichtleiter mit Mikroreaktorkanälen eingebettet, die als Endabsorber der sonnenlichterzeugten Leuchtphotonen dienen.

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