Unter allen chemischen Elementen des Periodensystems ist Gold für die meisten Chemiker immer ein Langeweiler gewesen. Das Metall ist so edel, dass es ganz vornehm für sich alleine bleibt und kaum dauerhafte Verbindungen eingeht. So dachte auch damals vor über 25 Jahren der Chemieprofessor Graham Hutchings von der Universität Cardiff in Wales.
"”Damals hätte ich gesagt: Gold ähnelt vom Charakter her einem Menschen, der standfest, unveränderlich und zuverlässig ist. Jemand, der immer gleich bleibt, der immer für dich da ist.""
Dann aber hat sich der Forscher näher mit dem Edelmetall beschäftigt und erkannt, dass in Wirklichkeit alles ganz anders ist. Hutchings:
"”Jetzt stelle ich mir Gold eher wie Aschenputtel vor: Das Mädchen wird sich demnächst zur Ballkönigin verwandeln. Denn jetzt stellen wir immer häufiger fest, dass Gold gar nicht so unveränderlich ist. Wir können Dinge damit machen, die man früher gar nicht für möglich gehalten hat. Und das ist erst der Anfang, die Morgenröte zu Beginn der zukünftigen Gold-Chemie.""
Graham Hutchings benutzt Gold als Katalysator. Solch ein Beschleuniger wird bei einer chemischen Reaktion selbst nicht verändert. Da kommt dem Gold sein edler Charakter natürlich zugute. Andererseits muss das Metall aber auch die Reaktionspartner für kurze Zeit an sich binden. Und das fällt dem Gold schwer. Als fester Klumpen, als Münze oder als Barren ist Gold vollkommen inaktiv. Hutchings:
"Aber wenn man ein Stück Gold immer weiter zerteilt, so dass nur noch wenige Atome übrig bleiben, die man mit bloßem Auge gar nicht mehr erkennen kann, dann wird es unglaublich aktiv. Das ist eine vollkommen neue Welt, all die Reaktionen, die es beschleunigen kann."
Das sind vor allem Oxidationsreaktionen, bei denen das Gold einem Molekül dabei hilft, Sauerstoff aufzunehmen. Bisher haben Chemiker dafür sehr aggressive und teilweise auch giftige Reaktionspartner verwenden müssen, zum Beispiel Verbindungen des Schwermetalls Chrom. Mit dem "grünen" Katalysator Gold laufen die Oxidationen jetzt mit dem ungiftigen Sauerstoff aus der Luft ab. Der Doktorand Esben Taarning von Dänemarks Technischer Universität in Lyngby geht sogar noch einen Schritt weiter – und benutzt nicht nur den umweltfreundlichen Gold-Katalysator, sondern auch noch Chemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen, zum Beispiel den Zucker Glucose, dem er chemisch gebundenes Wasser entzieht. Taarning:
"So erhalten wir eine Substanz mit Namen Hydroxymethylfurfural. Die können wir mit dem Gold oxidieren zu einem Baustein für Kunststoffe."
Dieser Baustein könnte zum Beispiel helfen, Getränkeflaschen herzustellen, die vollkommen auf natürlichen Ausgangsmaterialien basieren. Und nicht auf fossilen Rohstoffen, wie die heute üblichen PET-Flaschen mit der Terephtalsäure als Molekül-Baustein. Taarning:
"Terephtalsäure ist eine Chemikalie, die heutzutage in der Industrie für den Massenmarkt hergestellt wird. Dafür müssen bestimmte Erdöl-Produkte aufbereitet werden. Im Moment sehen wir einer Situation entgegen, wo die Verfügbarkeit dieser Substanzen die Produktion der Terephtalsäure begrenzen wird. Deshalb wird es bald nötig sein, eine gute Alternative in der Hinterhand zu haben. Ich glaube, unsere Chemikalien, die wir mit Hilfe von Gold aus Biomasse herstellen, könnten dafür geeignete Kandidaten sein."
Und wer glaubt, dass Gold ein ausgesprochen teurer Katalysator ist, der sollte sich zum Beispiel mal den Preis von Platin ansehen. Der ist höher als der von Gold – und trotzdem zählt Platin zu den Standard-Katalysatoren, die heutzutage in der Chemie benutzt werden.
"”Damals hätte ich gesagt: Gold ähnelt vom Charakter her einem Menschen, der standfest, unveränderlich und zuverlässig ist. Jemand, der immer gleich bleibt, der immer für dich da ist.""
Dann aber hat sich der Forscher näher mit dem Edelmetall beschäftigt und erkannt, dass in Wirklichkeit alles ganz anders ist. Hutchings:
"”Jetzt stelle ich mir Gold eher wie Aschenputtel vor: Das Mädchen wird sich demnächst zur Ballkönigin verwandeln. Denn jetzt stellen wir immer häufiger fest, dass Gold gar nicht so unveränderlich ist. Wir können Dinge damit machen, die man früher gar nicht für möglich gehalten hat. Und das ist erst der Anfang, die Morgenröte zu Beginn der zukünftigen Gold-Chemie.""
Graham Hutchings benutzt Gold als Katalysator. Solch ein Beschleuniger wird bei einer chemischen Reaktion selbst nicht verändert. Da kommt dem Gold sein edler Charakter natürlich zugute. Andererseits muss das Metall aber auch die Reaktionspartner für kurze Zeit an sich binden. Und das fällt dem Gold schwer. Als fester Klumpen, als Münze oder als Barren ist Gold vollkommen inaktiv. Hutchings:
"Aber wenn man ein Stück Gold immer weiter zerteilt, so dass nur noch wenige Atome übrig bleiben, die man mit bloßem Auge gar nicht mehr erkennen kann, dann wird es unglaublich aktiv. Das ist eine vollkommen neue Welt, all die Reaktionen, die es beschleunigen kann."
Das sind vor allem Oxidationsreaktionen, bei denen das Gold einem Molekül dabei hilft, Sauerstoff aufzunehmen. Bisher haben Chemiker dafür sehr aggressive und teilweise auch giftige Reaktionspartner verwenden müssen, zum Beispiel Verbindungen des Schwermetalls Chrom. Mit dem "grünen" Katalysator Gold laufen die Oxidationen jetzt mit dem ungiftigen Sauerstoff aus der Luft ab. Der Doktorand Esben Taarning von Dänemarks Technischer Universität in Lyngby geht sogar noch einen Schritt weiter – und benutzt nicht nur den umweltfreundlichen Gold-Katalysator, sondern auch noch Chemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen, zum Beispiel den Zucker Glucose, dem er chemisch gebundenes Wasser entzieht. Taarning:
"So erhalten wir eine Substanz mit Namen Hydroxymethylfurfural. Die können wir mit dem Gold oxidieren zu einem Baustein für Kunststoffe."
Dieser Baustein könnte zum Beispiel helfen, Getränkeflaschen herzustellen, die vollkommen auf natürlichen Ausgangsmaterialien basieren. Und nicht auf fossilen Rohstoffen, wie die heute üblichen PET-Flaschen mit der Terephtalsäure als Molekül-Baustein. Taarning:
"Terephtalsäure ist eine Chemikalie, die heutzutage in der Industrie für den Massenmarkt hergestellt wird. Dafür müssen bestimmte Erdöl-Produkte aufbereitet werden. Im Moment sehen wir einer Situation entgegen, wo die Verfügbarkeit dieser Substanzen die Produktion der Terephtalsäure begrenzen wird. Deshalb wird es bald nötig sein, eine gute Alternative in der Hinterhand zu haben. Ich glaube, unsere Chemikalien, die wir mit Hilfe von Gold aus Biomasse herstellen, könnten dafür geeignete Kandidaten sein."
Und wer glaubt, dass Gold ein ausgesprochen teurer Katalysator ist, der sollte sich zum Beispiel mal den Preis von Platin ansehen. Der ist höher als der von Gold – und trotzdem zählt Platin zu den Standard-Katalysatoren, die heutzutage in der Chemie benutzt werden.