Wer biobasierte Kunststoffe herstellen will, braucht nicht nur nachwachsende Rohstoffe, sondern auch geeignete chemische Umwandlungsschritte. Ein wichtiger Baustein ist 2,5-Furandicarbonsäure, kurz FDCA. Aus ihr lässt sich der Kunststoff PEF herstellen, der für Verpackungen als biobasierte Alternative zu PET diskutiert wird. FDCA kann aus 5-Hydroxymethylfurfural, kurz HMF, gewonnen werden. HMF entsteht aus pflanzlichen Zuckern und gilt als Plattformchemikalie der biobasierten Chemie.

Ein Forschungsteam der Nanchang University in China hat nun eine Elektrode entwickelt, die diese Umwandlung effizienter machen soll. Die Studie wurde im  Februar 2026 in Nano Research veröffentlicht.

Zwei Materialien teilen sich die Arbeit

Die Elektrode kombiniert Ceroxid mit Nickelhydroxid. Entscheidend ist die Kontaktzone zwischen beiden Materialien. Dort bildet sich ein inneres elektrisches Feld, das elektrische Ladungen während der Reaktion in die gewünschte Richtung lenkt. Zugleich erleichtert diese Grenzfläche die Bildung von Nickeloxidhydroxid. Diese Verbindung gilt bei der Oxidation von HMF als die eigentlich aktive Form des Nickel-Katalysators.

Hinzu kommt ein zweiter Effekt: Ceroxid macht die Oberfläche der Elektrode wasserfreundlicher. Dadurch können HMF-Moleküle und Hydroxid-Ionen aus der wässrigen Lösung leichter an die Reaktionsstellen gelangen. Für die Reaktion ist das wichtig, weil Ausgangsstoffe und Ladungen an der Grenzfläche schneller zusammenkommen. So kann HMF gezielter zu FDCA umgesetzt werden.

Effizient im Labor, offen im Maßstab

In elektrochemischen Messungen zeigte die kombinierte Elektrode eine höhere katalytische Aktivität, eine schnellere Umsetzung und eine hohe Selektivität zugunsten von FDCA. Es entstanden also weniger unerwünschte Nebenprodukte als bei weniger gut abgestimmten Vergleichsmaterialien.

Die Arbeit ist eine Grundlagenstudie. Sie beschreibt einen Katalysator und einen Mechanismus im Labormaßstab, aber noch kein Produktionsverfahren. Ihr größter Nutzen liegt darin, eine Gestaltungsstrategie für bessere Elektrokatalysatoren zu zeigen: Nicht nur die Zahl aktiver Stellen ist entscheidend, sondern auch gezielt aufgebaute Grenzflächen und Oberflächen. Die untersuchte Elektrode kommt ohne Edelmetalle wie Platin oder Palladium aus. Fragen zu Materialaufwand, Lebensdauer und Skalierung müssen weitere Studien klären.

ag