Umweltsicherheit von Chemikalien verbessern

Vorhersage der Eigensicherheit von ionischen FlĂŒssigkeiten und deren Implementierung in ein Programmpaket

Um neue Industriechemikalien möglichst umweltfreundlich entwickeln zu können, ist es hilfreich, bereits in einer frĂŒhen Phase die physikalischen, chemischen und ökotoxiko-logischen Eigenschaften zu kennen
oder abzuschÀtzen.

Das genau war das Ziel eines Forschungsvorhabens des Instituts fĂŒr Anorganische und Analytische Chemie (Albert-Ludwigs-UniversitĂ€t Freiburg), des Zentrums fĂŒr Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UniversitĂ€t Bremen) und der COSMOlogic GmbH & Co. KG. Als Ergebnis entstand ein computerbasiertes Vorhersagemodell, mit dem sich wichtige Eigenschaften ionischer FlĂŒssigkeiten vorhersagen lassen.

Ionische FlĂŒssigkeiten sind eine attraktive neue Materialklasse, die zunehmend an technischer Bedeutung gewinnen. Eine Besonderheit liegt in ihrer VielfĂ€ltigkeit und der Möglichkeit, sie auf spezielle BedĂŒrfnisse und Anwendungen hin »Maß zu schneidern«. Daher ist auch eine Vorhersagemöglichkeit ihrer Umweltsicherheit von grĂ¶ĂŸter praktischer Relevanz, um den experimentellen Aufwand zu reduzieren und die Entwicklung voranzutreiben.

Die COSMOlogic GmbH & Co. KG hat in Kooperation mit Professor Krossing (UniversitĂ€t Freiburg) und Professor Thöming (UniversitĂ€t Bremen) das Softwarepaket COSMOtherm  erweitert, damit sich in kurzer Zeit eine große Anzahl virtueller Ionischer FlĂŒssigkeiten (ILs) auf ihre Eigenschaften untersuchen lassen.

Beispiel fĂŒr ein Anion einer möglichen ionischen FlĂŒssigkeit.

Grundlage dafĂŒr ist die COSMO-RS Methode. Das auf quantenchemischen Berechnungen basierte COSMO-RS System ergĂ€nzt das in vielen Quantenchemieprogrammen vorhandene »Conductor like Screening Model« (COSMO) um eine realistische Thermodynamik in FlĂŒssigkeiten. Diese Kombination hat sich in der Praxis als besonders robust und prĂ€diktiv herausgestellt.

Obwohl COSMO-RS zunĂ€chst fĂŒr neutrale MolekĂŒle entwickelt wurde, ist die Vorhersage von thermodynamischen Eigenschaften von ionischen FlĂŒssigkeiten mit nahezu der gleichen Genauigkeit wie fĂŒr neutrale Substanzen möglich. Diese Vorhersagemöglichkeiten im Bereich der ionischen FlĂŒssigkeiten zeichnen COSMO-RS gegenĂŒber anderen Verfahren aus. Eine auf COSMO-RS basierende Methode wurde abschließend in COSMOtherm
integriert.

Das neue Vorhersagemodul wird ĂŒber eine grafische BenutzeroberflĂ€che bedient. Aus Anionen und Kationen lassen sich virtuelle ILs automatisch zusammenstellen.

Projektthema:
Vorhersage der Eigensicherheit von ionischen FlĂŒssigkeiten und deren Implementierung in ein Programmpaket

ProjektdurchfĂŒhrung:
Albert-Ludwigs-UniversitÀt Freiburg

Lehrstuhl fĂŒr MolekĂŒl- und Koordinationschemie
Institut fĂŒr Anorganische und Analytische Chemie
Professor Dr. Krossing
Albertstraße 21
79104 Freiburg i. Br.
Telefon    0761|2036122
sekretariat.lmk@ac.uni-freiburg.de

Kooperationspartner:
COSMOlogic GmbH & Co. KG

Burscheider Strasse 515
51381 Leverkusen
Telefon    02171| 363664
reinisch@cosmologic.de
www.cosmologic.de

UniversitÀt Bremen
Zentrum fĂŒr Umweltforschung und Nachhaltige Technologien (UFT)
Professor Dr. Thöming
www.uft.uni-bremen.de


AZ 26664