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Forschung

Raus aus der Krise

Friday, 25. July 2014

Neue Rohstoffe und umweltfreundliche Energie: die Bedeutung der Katalyseforschung

Nagelneu: Vom UniCat/BASF-Gemeinschaftslabor erwarten Wissenschaft und Industrie in den nächsten Jahren viele neue und bahnbrechende Erkenntnisse über Rohstoffe und Materialien der Zukunft
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Nagelneu: Vom UniCat/BASF-Gemeinschaftslabor erwarten Wissenschaft und Industrie in den nächsten Jahren viele neue und bahnbrechende Erkenntnisse über Rohstoffe und Materialien der Zukunft TU-Professor Matthias Drieß ist Katalyse-Experte
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„Die zentrale Herausforderung für eine technische Universität ist neben der Nachwuchsausbildung die technologische Innovation“, erklärte TU-Präsident Prof. Dr. Christian Thomsen den versammelten Ehrengästen bei der feierlichen Eröffnung des UniCat/BASF-Gemeinschaftslabors BasCat an der TU Berlin Mitte Juli. „Deshalb sind wir der BASF, dem führenden Global Player in diesem Segment, sehr dankbar für ihr Engagement. Es versetzt uns in die Lage, diese wichtige Forschung auf einem Spitzenniveau zu betreiben, wie es nirgendwo sonst in Deutschland möglich ist. Wir sind deswegen sehr zuversichtlich, dass wir mit dieser Kooperation gemeinsam Ergebnisse erzielen werden, die keiner der beiden Partner allein erreichen könnte.“

Warum diese Spitzenforschung rund um die heterogene Katalyse, die das Hauptaufgabenfeld des neuen Labors ist, nur im Verbund möglich ist, dazu hörten die Gäste dann erhellende Erläuterungen aus berufenem Munde: von Dr. Peter Schuhmacher, Leiter des BASF-Kompetenzzentrums „Process Research and Chemical Engineering“, Prof. Dr. Robert Schlögl, Direktor der Abteilung Anorganische Chemie des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft, sowie Prof. Dr. Matthias Drieß, Sprecher des TU-Exzellenzclusters UniCat, und Dr. Frank Rosowski, Senior Research Manager der BASF. Drieß und Rosowski leiten gemeinsam die Forschungsaktivitäten von BasCat.

„Mit der Katalyse betreiben wir sozusagen ein ‚Doping‘ der Natur. Wir ringen ihr Produkte und Prozesse ab, die sie freiwillig nicht hergeben würde, jedenfalls nicht so schnell“, versucht Matthias Drieß eine vereinfachte Darstellung des Verfahrens, um auch Laien eine Vorstellung von der besonderen Schwierigkeit der Katalyseforschung zu geben. Und Schnelligkeit wird unbedingt benötigt. Denn es geht um die effiziente Nutzung alternativer Rohstoffe wie zum Beispiel darum, einen Ersatz für Erdöl zu finden, auf dem unsere chemische Industrie zu mehr als 70 Prozent basiert. Der Wettbewerb um die Rohstoffe weltweit zeige, dass die sichere Versorgung mit Energie und Rohstoffen zum globalen Problem geworden sei. Verschiedene politische Krisen auf der Welt – unter anderem in der Ukraine, im Nahen Osten oder im Irak – zeigten die hohe Verletzlichkeit der Energie- und Rohstoffversorgung weltweit.

Fast wirkt die Katalyse wie ein Zaubermittel, denn schon einmal hat sie die Entwicklung der Welt nachhaltig beeinflusst. Erstmals war es 1913 mit dem Haber-Bosch-Verfahren, dem Klassiker der Katalyse, gelungen, katalytisch Stickstoff aus der Luft zu fixieren, zu aktivieren und in Ammoniak umzusetzen. Das Verfahren, für das Fritz Haber später mit dem Nobelpreis geehrt wurde, wurde zur Grundlage für die Düngemittelindustrie, regelrecht zum Katalysator für die Welternährung.

Wie bedeutungsvoll die Katalyse für die Menschheit ist, zeigt auch die Tatsache, dass noch ein zweites Mal ein Nobelpreis in diesem Zusammenhang vergeben wurde. 2007 erhielt Professor Gerhard Ertl diese Auszeichnung. Er hatte mit seinen bahnbrechenden Arbeiten zur Ammoniak-Synthese wesentlich zum Verständnis von Katalyse beigetragen. „Wir sind sehr stolz, dass Gerhard Ertl, der Spiritus Rector und Namensgeber unseres UniCat-Zentrums, uns die Ehre gibt, der Eröffnung unseres neuen BasCat-Labors beizuwohnen, das Staatssekretär Dr. Knut Nevermann mit Recht als neues Glanzstück der Infrastruktur der TU Berlin bezeichnet“, so Matthias Drieß.

Das Unternehmen BASF SE investiert heute rund 1,84 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung, wobei davon etwa 20 Prozent für Aktivitäten in zukunftsweisenden Wachstums- und Technologiefeldern eingesetzt werden. Das Interesse an der Katalyse ist groß. Immerhin beruhen 85 Prozent der industriell angewendeten chemischen Verfahren auf der Katalyse. Sie ist die fundamentale Technologie, die hinter den vier weltweit wichtigen Themenfeldern Energieeffizienz, Rohstoffeffizienz, Emissionskontrolle und Rohstoffverbreiterung steht. Ein bekanntes Beispiel der Emissionskontrolle ist der Drei-Wege-Katalysator, der inzwischen 40 Jahre alt ist und der eine faszinierende Kombination von Oxidation und Reduktion von nicht voll verbranntem Kohlenstoff darstellt, was zu einer deutlich geringeren Belastung durch Fahrzeuge geführt hat. Andere Katalysatorverfahren führen dazu, dass große Nebenströme von Abfallprodukten vermieden werden, zum Beispiel bei der Kunststoff- oder Waschmittelproduktion.

„Was wir in BasCat entwickeln wollen, sind Konzepte für Katalysatoren, die eine rohstoffeffiziente Aktivierung von Alkanen, reaktionsträgen Erdgasbestandteilen, erlauben. Der bisherige Stand der Forschung erlaubt keine industrielle Realisierung als Alternative zum Erdöl, da mehr als 30 Prozent des wertvollen Rohstoffs zu CO2 verbrannt werden“, erklärt Frank Rosowski, und Matthias Drieß ergänzt: „Und das kann man nur schaffen, wenn man sehr viele Disziplinen zusammenbringt, wie wir es in UniCat vorgemacht haben. Die Katalyse ist damit zu einer einheitlichen und eigenen Wissenschaft gewachsen.“

By: Patricia Pätzold "TU intern" Juli 2014

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