Moderne Kraftstoffe enthalten weit weniger Schwefel als noch vor wenigen Jahren. Dadurch sank der Anteil an Schwefeldioxid bei der Verbrennung deutlich. Die Folge: Weniger Schwefelsäure und weniger saurer Regen in der Umwelt. Doch neue, noch sparsamere und sauberere Automotoren erfordern noch niedrigere Grenzwerte für Schwefel im Sprit. Ein Molekül-Sieb amerikanischer Wissenschaftler könnte daher Einzug in die Raffinerien halten. Die neue Verbindung, die die Forscher in der Fachzeitschrift Science (Bd. 301, S. 79) beschreiben, entzieht den Schwefel um ein Vielfaches effektiver als die bisherigen, aufwändigen Verfahren der Petrochemie.
“Die Schwefelkapazität liegt Größenordnungen über denen bekannter Filtermaterialien”, berichtet Ralph T. Yang von der University of Michigan in Ann Arbor. Wurde das Rohbenzin bisher bei Temperaturen um 300 Grad Celsius und hohen Wasserstoff-Drücken von bis zu 100 Atmosphären mühsam und teuer entschwefelt, wirkt das neue Molekülsieb sogar bei Raumtemperatur und geringen Drücken.
Den Kern bildet ein poröses Zeolith-Mineral, das die Forscher mit Kupfer- und Silber-Ionen versetzt haben. In einer chemischen Katalysereaktion greift dieses Molekülsieb selektiv an die natürlich enthaltenen Schwefelverbindungen an. Diese brechen auf und der Schwefel wird im Zeolith-Filter gespeichert. Bisher wird dieser Schwefel gebunden an Wasserstoff als Schwefelwasserstoff aus dem Benzin gefiltert.
Enthält Diesel in den USA zur Zeit rund 500 Gewichtsanteile Schwefel pro Million und Benzin etwa 350 Gewichtsanteile, stellen ab 2005 neue Grenzwerte von 15 beziehungsweise 30 Gewichtsanteilen die Raffinerien vor große Aufgaben. Mit dem bisher angewandten Verfahren, das auf Katalysatoren aus Kobalt, Nickel, Molybdän und Aluminiumoxid aufbaut, werden die neuen Grenzwerte nur schwer und vor allem teuer erreicht werden können. Das neue Zeolith-Molekülsieb hat dagegen das Potenzial, die Schwefelanteile bei geringeren Kosten deutlich zu senken.
Erste Versuche der Forscher um Yang zeigten, dass die Schwefelkonzentration bis unter die Nachweisgrenze von nur einem Fünfzigtel Teil pro Million gedrückt werden kann. Dabei reichten rund zehn Kilogramm des neuen Filters für rund 340 Liter Diesel aus. Bei etwa 350 Grad Celsius kann der mit Schwefel vollgesetzte Filter unter Luftzufuhr nahezu vollständig regeneriert werden. Alternativ ließe sich das Molekülsieb auch mit chemischen Lösungsmitteln in den Ursprungszustand zurücksetzen.
Jan Oliver Löfken
