Was ist der Unterschied zwischen einem Biokatalysator und einem technischen Katalysator?

Moin,

schwierig, schwierig, weil es soooo viele verschiedene Kataysatoren auf beiden Seiten gibt.

Der Einfachheit halber lege ich daher mal die gängigen Katalysatorentypen fest (obwohl du im Hinterkopf behalten solltest, dass es auch anders funktionierende Katalysatoren gibt).

Danach ist ein typischer technischer Katalysator ein Stoff oder Element, der die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion herabsetzt. Dadurch hat der (typische) technische Katalysator Einfluss auf die Reaktionskinetik, nicht aber auf die Thermodynamik.

Der typische Biokatalysator ist dagegen ein Enzym. Das sind makromolekulare Moleküle, die aus Aminosäuren zusammengesetzt sind und somit zu den Proteinen zählen. Enzyme sind jedoch wirkspezifisch. Das bedeutet, dass sie ein Substrat nur in einer Art und Weise irreversibel umwandeln. Außerdem sind sie substratspezifisch, das heißt, ein bestimmter Katalysator wandelt nur einen bestimmten Stoff um. Ein chemisch ähnlicher Stoff wird dagegen nicht umgewandelt. Somit haben typische Biokatalysatoren sowohl Einfluss auf die Reaktionskinetik als auch auf die Thermodynamik.

Anders ausgedrückt: Ein technischer Katalysator beschleunigt in einer Gleichgewichtsreaktion sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion gleichermaßen. Ein Biokatalysator wirkt nur in eine Richtung (er begünstigt also entweder die Hinreaktion oder die Rückreaktion).

Darüber hinaus sind Biokatalysatoren in der Regel auch noch einmal schneller als technische Katalysatoren.
Zur Veranschaulichung gibt es dazu ein (theoretisches) Beispiel. Wenn das Verrosten einer Eisenstange angenommen 100 Tage dauert, würde diesen Prozess ein technischer Katalysator auf etwa 15 Minuten verkürzen, während ein Biokatalysator den gleichen Grad an Verrostung in knapp 1 Sekunde schaffen würde.
Das liegt daran, dass ein Biokatalysator ein sogenanntes aktives Zentrum besitzt, was die chemische Umsetzung eines Substrats noch einmal beschleunigt.

Somit kannst du bei typischen Katalysatoren und Biokatalysatoren drei Unterschiede festhalten:

• Stofflich: Moleküle oder Elemente gegenüber Makromolekülen
• Substrat & Wirkung: unspezifisch gegenüber spezifisch
• Geschwindigkeit: beschleunigend gegenüber stark beschleunigend

Es gibt noch weiteres: So sind Biokatalysatoren oft stereoselektiv, während technische Katalysatoren dies mitunter nicht sind. Technische Katalysatoren können chemische Reaktionen beschleunigen oder verlangsamen, aber in der Regel nicht verhindern. Biokatalysatoren können chemische Umsetzungen ebenfalls beschleunigen oder verlangsamen, aber zusätzlich sogar unterbinden (dann handelt es sich um sogenannte Inhibitoren).

Aber wie schon gesagt, die Welt der Katalyse ist so mannigfaltig, dass es eigentlich keine einfache Antwort gibt. So gibt es natürlich auch unter den technischen Katalysatoren solche, die selektiv arbeiten (um nur ein Problem aufzugreifen)...

LG von der Waterkant

Der Unterschied ist der gleichen wie zwischen einem Bein und einer Beinprothese.

Der Biokatalysator kommt in der Natur vor, der technische Katalysator soll das gleiche tun wie ein Biokatalysator, ist aber aus technischen Komponenten zusammengesetzt.

Gruß Matti