{"id":53181,"date":"2018-06-01T06:42:07","date_gmt":"2018-06-01T04:42:07","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fvom-stroh-zum-energietraeger-eintopf-rezept-fuer-wasserstoffgewinnung.html"},"modified":"2018-05-29T12:01:17","modified_gmt":"2018-05-29T10:01:17","slug":"vom-stroh-zum-energietraeger-eintopf-rezept-fuer-wasserstoffgewinnung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/vom-stroh-zum-energietraeger-eintopf-rezept-fuer-wasserstoffgewinnung\/","title":{"rendered":"Vom Stroh zum Energietr\u00e4ger: Eintopf-Rezept f\u00fcr Wasserstoffgewinnung"},"content":{"rendered":"

\u201eAbfall wird zu Energie\u201c titelte das renommierte Fachblatt nature catalysis in seiner Mai-Ausgabe: \u201eWaste turned into energy\u201c. Die Geschichte dahinter schrieben Chemiker des Leibniz-Instituts f\u00fcr Katalyse (LIKAT) in Rostock und der X\u2019ian Jiaotong Universit\u00e4t in China. Sie stellen eine katalytische Reaktion f\u00fcr die Gewinnung von Wasserstoff aus Stroh, Holzschnitzen und anderen pflanzlichen Abf\u00e4llen vor. Der Pfiff ist dabei die Kombination zweier unterschiedlicher chemischer Verfahren in einem einzigen Reaktionsgef\u00e4\u00df. \u2013 \u201eOne-pot\u201c sagen die Engl\u00e4nder dazu, und auch im Deutschen gibt es einen Begriff f\u00fcr daf\u00fcr: die Eintopf-Reaktion.<\/strong><\/p>\n

Was die Chemiker hier in bilateraler Zusammenarbeit vorlegen, ist gewisserma\u00dfen das Rezept f\u00fcr die Hauptzutat in einem Men\u00fc, an dessen Zubereitung Labors in aller Welt seit Jahren arbeiten: einen Mix unterschiedlicher Verfahren f\u00fcr die Energiegewinnung aus erneuerbaren Rohstoffen und f\u00fcr die Speicherung entsprechender Energietr\u00e4ger. Wind und Sonne sind f\u00fcr die Stromerzeugung ja nicht jederzeit verf\u00fcgbar. Biomasse f\u00e4llt zyklisch an und ist auch r\u00e4umlich recht ungleich verbreitet. Eine L\u00f6sung w\u00e4re, die Energie, die diskontinuierlich aus ihnen gewonnen wird, zu speichern.
\nNach Ansicht von Henrik Junge, Mitautor des nature-catalysis-Artikels, kommt dabei vor allem die chemische Speicherung in Frage. Und Wasserstoff steht als Option ganz oben.<\/p>\n

H2<\/sub>-Hype und Ameisens\u00e4ure<\/h3>\n

Bereits 2002 hatte der US-amerikanische \u00d6konom und Soziologe Jeremy Rifkin das Konzept einer Wasserstoffwirtschaft skizziert. H2<\/sub> soll fossile Brennstoffe ersetzen, deren steigende Nutzung f\u00fcr die globale Erw\u00e4rmung verantwortlich gemacht wird. Das Europ\u00e4ische Parlament forderte 2007 in einer Erkl\u00e4rung, bis 2025 eine umweltfreundliche Wasserstoffwirtschaft samt Infrastruktur zu schaffen. In den Forschungszentren der Welt setzte ein regelrechter H2<\/sub>-Hype ein, sagt Henrik Junge. F\u00fcr die Labors gibt es tats\u00e4chlich viel zu tun.<\/p>\n

Als Gas beansprucht Wasserstoff ein enormes Volumen. Herk\u00f6mmlich speichert man es deshalb als Fl\u00fcssigkeit bei -253 Grad Celsius oder unter hohem Druck. Effektiver ist es, H2<\/sub> chemisch zu speichern, etwa in Ameisens\u00e4ure. Deren Molek\u00fcle verwahren den Wasserstoff sozusagen ohne K\u00fchlung und Druck bis zu seinem Gebrauch, z.B. in Brennstoffzellen f\u00fcr eine nachhaltige Stromerzeugung. Eine offene Frage war lange Zeit, wie sich die Ameisens\u00e4ure ebenso effektiv wieder in H2<\/sub> umwandeln l\u00e4sst. Das funktionierte bis dahin nur bei h\u00f6heren Temperaturen, was sich negativ auf die Energiebilanz auswirkte, und unter Bildung von Kohlenmonoxid, das nicht nur f\u00fcr Menschen, sondern auch f\u00fcr Brennstoffzellen giftig ist.<\/p>\n

Eine Antwort kam 2008 aus dem LIKAT, dort gelang es einem Team, H2<\/sub> bei Raumtemperatur aus Ameisens\u00e4ure katalytisch freizusetzen. Dies lief unter Leitung von LIKAT-Direktor Matthias Beller und Arbeitsgruppenleiter Henrik Junge. Seither ist die Ameisens\u00e4ure im Zusammenhang mit der Wasserstoffwirtschaft weltweit zu einem hei\u00dfen Thema geworden, wie Junge sagt. Labors in der Schweiz, in Japan und in den Niederlanden arbeiten daran. Die Kernkompetenz daf\u00fcr hat das LIKAT.<\/p>\n

Mit Stroh und Zigarettenfiltern<\/h3>\n

Der Trick des aktuellen Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoff liegt in der Idee, zun\u00e4chst einmal Ameisens\u00e4ure herzustellen. Eine treibende Kraft an diesem Projekt ist Yang Li, die in Junges Gruppe als Postdoktorandin arbeitete. Inspiriert von den Arbeiten am LIKAT befasste sie sich zun\u00e4chst mit der chemischen Aufspaltung von Biomasse. Sie experimentierte u.a. mit Stroh und Lignocellulose (Holzschnitze), mit Bambus und Schilf. Nachdem Yang Li im ersten Schritt vom Stroh zur Ameisens\u00e4ure gelangt war, musste sie nun im zweiten Schritt H2<\/sub> gewinnen.
\nDie Herausforderung bestand nach Henrik Junges Worten darin, beide Schritte in einem einzigen Reaktionsgef\u00e4\u00df ablaufen zu lassen. Es handelt sich um zwei verschiedene Verfahren mit zwei unterschiedlichen Katalysatoren, die sich in ein und derselben Reaktionsl\u00f6sung normalerweise ins Gehege kommen. Es galt hier das richtige Paar zu finden, das friedlich koexistiert, denn alle Zutaten \u2013 etwa Stroh, L\u00f6sungsmittel, Katalysatoren \u2013 werden gemeinsam in den Topf gegeben. Eben wie beim traditionellen Eintopf. Dass dies tats\u00e4chlich gelang, hat nature catalysis veranlasst, die Arbeit so prominent zu pr\u00e4sentieren.<\/p>\n

Dezentrale Anwendung<\/h3>\n

Der Test geeigneter Katalysatoren und das \u201eFeintuning\u201c des Verfahrens liefen schon am neuen Wirkungsort von Yang Li, an der Universit\u00e4t in X\u2019ian. Dort stand ihr ein weiterer LIKAT-Forscher zur Seite. Und auch Mathias Beller und Henrik Junge flogen nach X\u2019ian, um die junge Chemikerin mit Erfahrung und Ideen zu unterst\u00fctzen. Nun mailte ihnen die chinesische Kollegin, der nature-catalysis-Artikel sei momentan der Renner in der wissenschaftlichen Community ihres Landes, die stark in den sozialen Medien vernetzt ist.
\nDas One-pot-Vorgehen macht das Verfahren besonders attraktiv f\u00fcr eine dezentrale Anwendung in der Landwirtschaft. Gemeinsam mit Partnern lassen sich damit Pilotanlagen entwickeln, in denen die Aufbereitung von Biomasse und die H2<\/sub>-Produktion gekoppelt sind. \u2013 \u00c4hnlich, wie dies f\u00fcr Windkraft schon existiert, und zwar durch Kombination mit der Elektrolyse, die \u201e\u00fcbersch\u00fcssigen\u201c Strom, f\u00fcr den momentan kein Bedarf da ist, in Wasserstoff umwandelt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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