{"id":111244,"date":"2022-06-21T07:04:00","date_gmt":"2022-06-21T05:04:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=111244"},"modified":"2022-06-17T11:41:33","modified_gmt":"2022-06-17T09:41:33","slug":"mit-sonnenlicht-die-chemie-industrie-nachhaltiger-machen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/mit-sonnenlicht-die-chemie-industrie-nachhaltiger-machen\/","title":{"rendered":"Mit Sonnenlicht die Chemie-Industrie nachhaltiger machen"},"content":{"rendered":"\n\n\n
\"\"
AZULA-Photoreaktor mit Photokatalysatoren (rote L\u00f6sung) die mit blauem LED Licht kontrolliert bestrahlt werden (Foto: Elvira Eberhardt) \u00a9<\/strong> Uni Ulm<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Einem Forschungsteam der Universit\u00e4ten Ulm und Jena<\/a> ist es gelungen, die Entwicklung solargetriebener Katalysatoren entscheidend voranzutreiben. Ihre optimierten Photokatalysatoren sind effektiver als herk\u00f6mmliche thermische Katalysatoren und legen damit einen Grundstein f\u00fcr die nachhaltige Nutzung regenerativer Energien in der Chemie-Industrie. Der Vorteil: F\u00fcr eine Umstellung der Prozesstechnik auf sonnenbasierte Verfahren braucht es keine gro\u00dfen Investitionen. <\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"
Prof. Sven Rau (Foto: Elvira Eberhardt) \u00a9<\/strong> Uni Ulm<\/strong><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Rund 80 Prozent aller Chemieerzeugnisse werden mit Hilfe katalytischer Prozesse hergestellt. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen oder bringen diese erst in Gang, indem sie die sogenannte Aktivierungsenergie senken. Diese Aufgabe \u00fcbernehmen h\u00e4ufig thermische Katalysatoren, deren Einsatz gekoppelt ist an den Verbrauch fossiler Energien. Doch auch das Licht der Sonne l\u00e4sst sich f\u00fcr katalytische Prozesse effektiv nutzen. Den Beweis daf\u00fcr haben k\u00fcrzlich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universit\u00e4ten Ulm und Jena erbracht. Ihnen ist es gelungen, einen sonnenlichtgetriebenen Photokatalysator so zu optimieren, dass dieser schneller und effizienter als ein konventioneller thermischer Katalysator arbeitet. \u201eDiese Entwicklung st\u00f6\u00dft das Tor zu einer nachhaltigen solaren Zukunft der chemischen Industrie auf\u201c, so Professor Sven Rau, Leiter des Instituts f\u00fcr Anorganische Chemie I<\/a> an der Universit\u00e4t Ulm.<\/p>\n\n\n\n

Der Ulmer Chemiker hat gemeinsam mit seinem Jenaer Kollegen Professor Benjamin Dietzek-Ivan\u0161i\u0107 eine Studie koordiniert, die die Leistungsf\u00e4higkeit von Photokatalysatoren eindrucksvoll demonstriert. \u201eWir konnten zeigen, dass das Design des Katalysators eine entscheidende Rolle f\u00fcr die Geschwindigkeit der ablaufenden Lichtreaktion spielt \u2013 aber nicht f\u00fcr die thermische Reaktion\u201c, erkl\u00e4rt Dietzek-Ivan\u0161i\u0107, der am\u00a0Institut f\u00fcr Physikalische Chemie der Universit\u00e4t Jena<\/a>\u00a0forscht und im\u00a0Leibniz-Institut f\u00fcr Photonische Technologien<\/a>\u00a0die\u00a0Forschungsabteilung Funktionale Grenzfl\u00e4chen<\/a>\u00a0leitet. Der untersuchte Photokatalysator besteht aus drei chemisch aktiven Bauteilen: einem Zentrum f\u00fcr die Aufnahme der Lichtenergie, einer Br\u00fccke und einem Katalyse-Zentrum. <\/p>\n\n\n\n

\u201eErstaunlicherweise stellte sich in den Experimenten heraus, dass insbesondere der Aufbau der Br\u00fccke einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz des Katalysators hat\u201c, best\u00e4tigen die Erstautoren der Untersuchung Dr. Linda Zedler (Uni Jena) und Pascal Wintergerst (Uni Ulm). Mit Hilfe chemischer Synthesen, katalytischer Untersuchungen und ultraschneller Spektroskopie konnte das Forschungsteam die ablaufenden Prozesse im Detail aufkl\u00e4ren.

Die in Nature Communications<\/em> ver\u00f6ffentlichte Studie zeigt, dass sich solche solargetriebenen Photokatalysatoren eignen, um aus energiearmen Ausgangsstoffen energiereiche, qualitativ hochwertige Reaktionsprodukte zu erzeugen. Kommen konventionelle thermische Katalysatoren zum Einsatz, braucht es dagegen energiereichere Ausgangsstoffe, um vergleichbare Reaktionen zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Nachweis an biotechnologisch bedeutendem Beispiel<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Den Nachweis hierf\u00fcr erbrachten die Chemikerinnen und Chemiker f\u00fcr ein Anwendungsbeispiel mit gro\u00dfem biotechnologischen Potenzial: der Wasserstoffanlagerung (Hydrierung) an Nikotinamid, wodurch ein energiereiches Molek\u00fcl mit umfassenden Einsatzm\u00f6glichkeiten entsteht. Die organische Verbindung Nikotinamid ist ein zentraler Bestandteil von Nikotinamidadenindinukleotid (NAD+ bzw. NADH). Dieses Coenzym ist in lebenden Zellen an zahlreichen Redoxreaktionen des Stoffwechsels beteiligt. F\u00fcr die Forschenden ist die photokatalytisch vermittelte Hydrierung von Nikotinamid ein sichtbarer Beleg, dass sich solare Chemie und biotechnologische Anwendungen bestens koppeln lassen.<\/p>\n\n\n\n

Mit den Baupl\u00e4nen f\u00fcr zuk\u00fcnftige solargetriebene Katalysatoren, die das Forschungsteam in dieser Studie etabliert hat, liefern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dar\u00fcber hinaus grundlegende Erkenntnisse, wie sich die Energie des Sonnenlichtes effizient in chemische Bindungsenergie umwandeln und als solche speichern l\u00e4sst. Dieser Prozess ist zentral f\u00fcr die Nutzung von Solarenergie nach dem Vorbild der Natur.

\u201eGrunds\u00e4tzlich hat das Forschungsprojekt aber eben auch gezeigt, dass sich katalytische Prozesse mit Hilfe optimierter Photokatalysatoren auf eine solare Grundlage stellen lassen \u2013 und zwar mit einem Gewinn an katalytischer Effizienz\u201c, versichern die Forschenden. Gro\u00dfinvestitionen in der Chemie-Industrie sind daf\u00fcr nicht n\u00f6tig. Denn Stoffstr\u00f6me k\u00f6nnten beibehalten werden, und die technologische Basis der chemischen Prozesstechnik lie\u00dfe sich ohne Probleme weiternutzen. Dies w\u00e4re ein wegweisender Schritt f\u00fcr die chemische Industrie, um nachhaltiger zu werden und unabh\u00e4ngiger von fossilen Brennstoffen.

Gef\u00f6rdert wurde das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft<\/a> (DFG) im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereichs (SFB) 234 CataLight<\/a> der Universit\u00e4ten Ulm und Jena. Der SFB wurde Ende Mai f\u00fcr weitere vier Jahre verl\u00e4ngert und wird daf\u00fcr mit 12 Millionen Euro ausgestattet. Das Ziel von CataLight ist es, nach dem Vorbild der nat\u00fcrlichen Photosynthese Sonnenlicht f\u00fcr eine klimafreundliche Energieversorgung zu nutzen. Weitere F\u00f6rdermittel kommen aus Doktorandenprogrammen der Studienstiftung des Deutschen Volkes<\/a> und dem Fonds der Chemischen Industrie<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Einem Forschungsteam der Universit\u00e4ten Ulm und Jena ist es gelungen, die Entwicklung solargetriebener Katalysatoren entscheidend voranzutreiben. Ihre optimierten Photokatalysatoren sind effektiver als herk\u00f6mmliche thermische Katalysatoren und legen damit einen Grundstein f\u00fcr die nachhaltige Nutzung regenerativer Energien in der Chemie-Industrie. Der Vorteil: F\u00fcr eine Umstellung der Prozesstechnik auf sonnenbasierte Verfahren braucht es keine gro\u00dfen Investitionen.  Rund 80 Prozent […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Solargetriebene Katalysatoren erh\u00f6hen Effizienz","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[11229,20215,16378,12962,13384],"supplier":[1544,20500,1457,20499,7220],"class_list":["post-111244","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biotechnologie","tag-grunechemie","tag-lichtenergie","tag-photokatalyse","tag-sonnenlicht","supplier-deutsche-forschungsgemeinschaft-dfg","supplier-fonds-der-chemischen-industrie","supplier-universitaet-jena","supplier-studienstiftung-des-deutschen-volkes","supplier-universitat-ulm"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/111244","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=111244"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/111244\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=111244"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=111244"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=111244"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=111244"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}