?Eine der gro?en Herausforderungen unserer Zeit besteht darin, die gesellschaftlichen Bedürfnisse an energieabh?ngigen Technologien zu decken und gleichzeitig im Sinne der Zukunftsgestaltung ein Minimum an natürlichen Ressourcen zu verbrauchen“, so Prof. Dr. Matthias Bauer vom Department Chemie der Universit?t Paderborn. Ein L?sungsansatz sei die Entwicklung neuer Produktionsprozesse für Treibstoffe und Chemikalien, um die Abh?ngigkeit von fossilen Energietr?gern wie ?l und Gas zu reduzieren, erkl?rt der Chemiker. Dieses k?nne durch das Umwandeln bestimmter natürlicher und erneuerbarer Stoffe geschehen. So zum Beispiel die Gewinnung von molekularem Sauerstoff durch die Reaktion von Wasser und Sonnenlicht.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung in Berlin (BMBF) und das schwedische Forschungsministerium bewilligen 2.4 Millionen Euro im Rahmen des R?ntgen-?ngstr?m-Clusters für die Untersuchung von Katalysatoren bei der Arbeit mit Methoden an Teilchenbeschleunigern. Katalysatoren sind Stoffe, die chemische Reaktionen beeinflussen und beschleunigen. Die Arbeiten stehen im Kontext der Erzeugung und Verwendung von natürlichen Ressourcen für die Deckung des Energiebedarfs unserer Gesellschaft. In dem Projekt sollen durch den Prozess der Katalyse und durch die Verwendung neuer Methoden, die die Verwendung eines Teilchenbeschleunigers beinhalten, nachhaltige Energieformen produziert werden. Prof. Dr. Matthias Bauer ist Leiter dieses Projektes.
Ein Team aus über 20 Wissenschaftlern arbeitet an den Universit?ten in Paderborn, G?teborg und Lund sowie an den Teilchenbeschleunigern MAX-IV (Lund) und PETRA III (Hamburg) zusammen. Die deutsch-schwedische Konstellation ist einmalig, da sie erg?nzende experimentelle und theoretische Kompetenzen in Katalyse und Oberfl?chenchemie mit dem Fachwissen in Synchrotron-Experimenten verbindet.
Um diese katalytischen Prozesse zu verstehen und zu verbessern, werden in dem Projekt neue Methoden an Teilchenbeschleunigern entwickelt und etabliert. Diese werden ganz neue Einblicke in die Funktionsweise der eingesetzten Katalysatoren erlauben. Eines der Highlights sei die Installation von zwei R?ntgen-Emissions-Spektrometern an den Teilchenbeschleunigern PETRA III (Hamburg) und MAX-IV (Lund).
Weitere Informationen:
Nachfolgend werden die drei katalytischen Prozesse erl?utert, die zu der Erzeugung neuer Energien führen.
Als erstes die Gewinnung von molekularem Sauerstoff durch die Spaltung von Wasser durch Sonnenlicht. Molekularer Sauerstoff ist ein wichtiger Treibstoff für den Betrieb von Brennstoffzellen, mit denen zum Beispiel Autos über weite Distanzen fortbewegt werden k?nnen. Diese photokatalytische Wasseroxidation kann an Feststoffen und in L?sung durchgeführt werden.
Im zweiten Prozess wird Methanol als wichtiger Baustein der chemischen Industrie aus Bio-Methan, wie es zum Beispiel aus Biogas-Anlagen erhalten wird, gewonnen. Für diese Reaktion werden sogenannte Zeolithe, also mikropor?se Verbindungen, die Eisen enthalten, eingesetzt.
Die dritte Reaktion nutzt das umweltsch?dliche Abfallprodukt aus Verbrennungsmotoren, Kohlendioxid CO2, um daraus neue Treibstoffe zu erzeugen. Diese CO2-Veredelung birgt das gro?e Potential, die negativen Auswirkungen der Verbrennung fossiler Brennstoffe deutlich zu reduzieren, indem der Klimasch?dling CO2 in die Produktion neuer Brennstoffe zurückgeführt wird.
Zusammen mit einer kompletten Infrastruktur für die Untersuchung der genannten Katalysereaktionen werden die Methoden der core-to-core und valence-to-core R?ntgen-Emissions-Spektroskopie eingesetzt, die es erlauben, die Katalysatorzentren unter Reaktionsbedingungen bei der Arbeit zu untersuchen und ihre Wirkungsweise aufzukl?ren.
