Eine europ\u00e4ische Forschungsgruppe unter Beteiligung von Prof. Dr.-Ing. Andreas Jess vom Zentrum f\u00fcr Energietechnik (ZET) der Universit\u00e4t Bayreuth hat neuartige Katalysatoren f\u00fcr die Fischer-Tropsch-Synthese entwickelt. Die nur zu einem geringen Teil aus Kobalt bestehenden Partikel k\u00f6nnen die industrielle Produktion synthetischer Kraftstoffe verbilligen und erlauben eine bessere Steuerung der daran beteiligten chemischen Prozesse. In der Fachzeitschrift “Angewandte Chemie International Edition” stellen die Forscher ihre Ergebnisse vor. Die neuen Katalysatoren k\u00f6nnen m\u00f6glicherweise auch zur L\u00f6sung des Problems beitragen, wie sich gro\u00dfe Mengen von Solar- und Windstrom speichern lassen.<\/b><\/p>\n
Kobalt \u2013 ein vielgefragtes und teures Material f\u00fcr Katalysatoren<\/b>
\nWeltweit kommt heute bei der Produktion synthetischer Kraftstoffe ein industrielles Verfahren zum Einsatz, das in den 1920er Jahren in Deutschland entwickelt wurde: die Fischer-Tropsch-Synthese. Dabei werden auf der Grundlage von Kohle oder Erdgas fl\u00fcssige Kohlenwasserstoffe gewonnen, die anschlie\u00dfend zu hochreinen Kraftstoffen \u2013 insbesondere zu Diesel\u00f6l und Flugturbinenkraftstoff \u2013 weiterverarbeitet werden. Falls in den kommenden Jahrzehnten weniger preisg\u00fcnstiges Erd\u00f6l auf den Weltm\u00e4rkten zur Verf\u00fcgung steht, sind synthetische Kraftstoffe, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff hergestellt werden, eine zunehmend interessante Alternative.<\/p>\n
Die an der Fischer-Tropsch-Synthese \u2013 kurz: FTS \u2013 beteiligten chemischen Prozesse k\u00f6nnen allerdings nur dann in der gew\u00fcnschten Weise ablaufen, wenn Katalysatoren diese Prozesse in Gang setzen und steuern. Alle Industrieunternehmen, welche die FTS zur Gewinnung fl\u00fcssiger Kohlenwasserstoffe einsetzen, bevorzugen hierf\u00fcr zumeist Katalysatoren, die zu einem erheblichen Anteil aus Kobalt bestehen. Denn Kobalt gilt als dasjenige Metall, das f\u00fcr den industriellen Einsatz der FTS optimal geeignet ist. Doch Kobalt ist ein vergleichsweise teures Metall, das in unterschiedlichen Wirtschaftszweigen ben\u00f6tigt wird. Die Europ\u00e4ische Kommission z\u00e4hlt es in einem 2010 ver\u00f6ffentlichten Bericht zu denjenigen Metallen, die f\u00fcr den Industrie- und Technologiestandort Europa von zentraler Bedeutung sind.<\/p>\n
Neue ma\u00dfgeschneiderte FTS-Katalysatoren: kosteng\u00fcnstig und zielgenau<\/b>
\nL\u00e4sst sich also der teure Kobalt-Anteil der FTS-Katalysatoren verringern, ohne die von der Industrie geforderte Effizienz dieser Katalysatoren zu schw\u00e4chen? Diese Frage stand am Anfang eines internationalen Projekts, in dem der Lehrstuhl f\u00fcr chemische Verfahrenstechnik bzw. das Zentrum f\u00fcr Energietechnik der Universit\u00e4t Bayreuth (ZET) mit der Universit\u00e4t Amsterdam, der Universit\u00e4t Lille und einem Forschungszentrum der Total S.A. in Paris zu- sammengearbeitet haben.<\/p>\n
Der Forschungsgruppe ist es gelungen, neuartige FTS-Katalysatoren zu entwickeln und zu testen, die alle die gleiche Grundstruktur aufweisen: Sie bestehen aus einem magnetischen Kern und einer Schale aus Kobalt. Diese Schale muss h\u00f6chstens 1 Nanometer \u2013 also ein Millionstel Millimeter \u2013 dick sein, damit die Partikel in der gew\u00fcnschten Weise als FTS-Katalysator fungieren. Folglich enthalten die Partikel erheblich weniger Kobalt als die in der Industrie bisher \u00fcblichen Katalysatoren. F\u00fcr den metallischen Kern kommen unterschiedliche Metalle infrage, beispielsweise Eisen, Kupfer oder Magnesium \u2013 wobei sich bei der Verwendung von Eisen die geringsten Kosten ergeben.<\/p>\n
Das von den europ\u00e4ischen Partnern entwickelte Verfahren zur Herstellung dieser FTS-Katalysatoren gew\u00e4hrleistet, dass der zweistufige Aufbau aus magnetischem Kern und kobalthaltiger Schale w\u00e4hrend der Katalyse erhalten bleibt, so dass die Partikel mehrfach verwendet werden k\u00f6nnen. Hinzu kommt, dass sich die Gr\u00f6\u00dfe der Partikel nanometer- genau festlegen l\u00e4sst. Auch dies ist ein wesentlicher Vorteil: Denn die Partikelgr\u00f6\u00dfe beeinflusst nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch das Ergebnis der Katalyse. Genauer gesagt: Von der Gr\u00f6\u00dfe der Partikel h\u00e4ngt es ab, wie sich das Gemisch unterschiedlicher Substanzen, das bei der FTS herauskommt, zusammensetzt. So wurde in den Bayreuther Laboratorien beispielsweise mit hoher Pr\u00e4zision ermittelt, wie dick Schale und Kern sein m\u00fcssen, damit in diesem Gemisch ein 20prozentiger Anteil von Alkenen enthalten ist.<\/p>\n
“Unser neues Verfahren macht es m\u00f6glich, in Bezug auf die jeweils angestrebten Katalyse- Ergebnisse ma\u00dfgeschneiderte FTS-Katalysatoren herzustellen”, erkl\u00e4rt Prof. Jess. “Gerade deshalb ist es eine durchaus vielversprechende Innovation f\u00fcr Industrieunternehmen, die sich auf die Produktion synthetischer Kraftstoffe spezialisiert haben.”<\/p>\n
Fl\u00fcssige Kohlenwasserstoffe \u2013 ein Speichermedium f\u00fcr Solar- und Windstrom?<\/b>
\nDie Bayreuther Ingenieurwissenschaftler haben aber noch einen weiterreichenden Nutzen der neuen Katalysatoren im Blick. Bei der Gewinnung von Strom aus Sonnen- und Windenergie stellt sich das Problem, dass die erzeugten Strommengen den jeweiligen Bedarf bisweilen weit \u00fcbertreffen; eine weitere Herausforderung ist es, den beispielsweise an der Meeresk\u00fcste erzeugten Strom \u00fcber Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern zu den Verbrauchern zu transportieren. Eine 2012 gegr\u00fcndete Helmholtz-Energie-Allianz, an der auch Prof. Jess mit dem Bayreuther Lehrstuhl f\u00fcr Chemische Verfahrenstechnik und dem ZET teilnimmt, widmet sich dieser doppelten Problematik. Die Forschungspartner untersuchen, ob es einen kosteng\u00fcnstigen Weg gibt, synthetisch hergestellte fl\u00fcssige Kohlen- wasserstoffe als Speicher f\u00fcr \u00fcbersch\u00fcssigen Solar- und Windstrom zu nutzen.<\/p>\n
Ausgangspunkt des Projekts ist die Idee, diesen Strom zu verwenden, um durch Elektrolyse aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff soll dann mit dem Treibhausgas Kohlendioxid, das beispielsweise bei Kohlekraftwerken anf\u00e4llt und aus dem Rauchgas abgetrennt werden kann, so zusammengef\u00fchrt werden, dass ein hochreines Synthesegas entsteht. Dieses Synthesegas bildet wiederum die Grundlage f\u00fcr die Herstellung fl\u00fcssiger Kohlenwasserstoffe. Genau diesen Prozess k\u00f6nnen die neuen FTS- Katalysatoren unterst\u00fctzen.<\/p>\n
\u00dcber das Zentrum f\u00fcr Energietechnik (ZET)<\/i><\/b>
\nDas Zentrum f\u00fcr Energietechnik (ZET) b\u00fcndelt Expertise und Aktivit\u00e4ten der Fakult\u00e4t f\u00fcr Ingenieurwissenschaften der Universit\u00e4t Bayreuth. Die derzeit acht Lehrst\u00fchle, die zum Zentrum beitragen, decken mit ihrer Kompetenz thermische, chemische, biologische und elektrische Aspekte der Erzeugung, \u00dcbertragung, Speicherung und Nutzung von Energie ab. Unternehmen, Kommunen und andere Interessenten finden im ZET eine zentrale Anlaufstelle f\u00fcr alle Energiefragen.<\/p>\n
Kontakt<\/b> Eine europäische Forschungsgruppe unter Beteiligung von Prof. Dr.-Ing. Andreas Jess vom Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth hat neuartige Katalysatoren für die Fischer-Tropsch-Synthese entwickelt.<\/b><\/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":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[655],"class_list":["post-13377","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-universitaet-bayreuth"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13377","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=13377"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13377\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13377"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13377"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13377"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=13377"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\nProf. Dr.-Ing. Andreas Jess
\nLehrstuhl f\u00fcr Chemische Verfahrenstechnik Zentrum f\u00fcr Energietechnik (ZET) Universit\u00e4t Bayreuth
\nD-95440 Bayreuth
\nTel.: +49 (0) 921 55-7430 und -7431
\nE-Mail: andreas.jess@uni-bayreuth.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"