Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Shell She Study Award an RUB-Chemikerin: Marie Schröter erforscht Nano-Katalysatoren

05.12.2007
Winzige Partikel setzen viel um

Für ihre Dissertation zur Entwicklung von hochleistungsfähigen Nano-Katalysatoren für die Herstellung von Methanol wurde Dr. Marie Schröter mit dem diesjährigen 11. Shell She Study Award ausgezeichnet. Die 28-jährige Chemikerin, die ihre Doktorarbeit am Lehrstuhl für Anorganische Chemie (Prof. Dr. Roland A. Fischer) angefertigt hat, arbeitet jetzt am Lehrstuhl für Technische Chemie der Ruhr-Universität (Prof. Dr. Martin Muhler).

Ihre Entwicklung erlaubt die effizientere Herstellung von Methanol, einem der wichtigsten Ausgangsstoffe für Synthesen in der chemischen Industrie und sauberer Kraftstoff der Zukunft. Der Preis ist mit 5000 Euro dotiert und wird seit 1997 jährlich an herausragende junge Forscherinnen verliehen.

Katalysatoren: Unverzichtbare Helfer

Ohne Katalysatoren wären die meisten industriellen chemischen Prozesse undenkbar. Sie sorgen in einer Reaktion dafür, dass bestehende Bindungen der Ausgangssubstanzen gebrochen und neue geknüpft werden, so dass die gewünschten Produkte entstehen. In der heterogenen Katalyse geschieht das an der Katalysatoroberfläche durch die Adsorption der Ausgangsstoffe, Reaktion und Desorption der Produkte. Ein guter Katalysator sorgt dafür, dass die benötigte Energie zum Brechen der Bindungen möglichst gering ist und dass die Knüpfung der neuen Bindungen möglichst selektiv verläuft, so dass nur die gewünschten Produkte entstehen. Somit ist der Katalysator die wirtschaftliche und ökologische Stellschraube eines chemischen Prozesses.

Nano-Katalysatoren wirken effizient

Das Verhältnis eines Nanaopartikels (ein Nanometer = ein Millionstel Millimeter) zu einem Fußball entspricht in etwa dem eines Stecknadelkopfes zum Erdball. "Der Trick ist, dass die Oberfläche von Partikeln mit abnehmendem Teilchendurchmesser wächst", erklärt Marie Schröter. "Bei 1 nm großen Partikeln sind 99% der Atome Oberflächenatome, die sich, da heterogene Katalyse eine Oberflächenreaktion ist, dann alle an der Reaktion beteiligen können." Je mehr Oberfläche desto mehr aktive Zentren, desto effizienter die Katalyse. Je kleiner die Teilchen, desto größer die Wirkung. Die von Marie Schröter entwickelten alternativen Nano-Katalysatoren sind zum einen in der flüssigen Phase (teilweise weitaus) aktiver als herkömmliche Industriekatalysatoren, so dass mit ihnen in der flüssigen Phase mehr Methanol pro Stunde produziert werden kann. Zum anderen dienen sie der Grundlagenforschung als Modellsystem. Mit ihrer Hilfe können Fragen zum Mechanismus der Reaktion geklärt werden, was wiederum zum besseren Verständnis des Prozesses und somit indirekt zu dessen Optimierung beitragen kann. "Das ist wichtig, denn Katalyse ist ein wenig wie Magie", erklärt Marie Schröter, "es funktioniert oft ohne dass genau bekannt ist wie und warum eigentlich."

Flüssig schlägt gasförmig

Den Prozess in der flüssigen Phase durchzuführen - üblicherweise wird die Gasphase genutzt - ist ein innovatives Verfahren, das es zum einen ermöglicht, den Katalysator leicht auszutauschen. Hauptvorteil ist aber, dass die Wärme sich viel gleichmäßiger im System verteilt, so dass der Katalysator nicht lokal überhitzen und deaktivieren kann. Die Abwärme der Reaktion kann aufgefangen und anderen Prozessen zugeführt werden, etwa der Erzeugung von Heißdampf, der zum Beispiel via Dampfturbine Strom erzeugen kann. Dazu gibt es ein Pilotprojekt in den USA.

Hintergrund Methanol

Methanol wird als ein Energieträger der Zukunft gesehen, denn es ist ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe herstellbar und bindet CO2. Es ist eine der Top 10-Chemikalien weltweit, von der über 40 Mio. Tonnen pro Jahr produziert werden. Es dient zur Herstellung weiterer Chemikalien, kommt im Recycling von Kunststoffen zur Anwendung und wird vor allem als Kraftstoff eingesetzt, der sauberer verbrennt als Benzin. Außerdem wird es auch direkt oder weiterverarbeitet hochoktanigen Kraftstoffen zugesetzt und ist Bestandteil der Biodieselherstellung. In Brennstoffzellen kann es entweder direkt oder nach Umwandlung zu Wasserstoff umgesetzt werden. Als Flüssigkeit ist Methanol leicht zu handhaben, tanken könnte man es z.B. einfach an bestehenden Tankstellen.

Weitere Informationen

Dr. Marie Schröter, Lehrstuhl für Technische Chemie der Ruhr-Universität Bochum, Tel. 0234/32-26475, E-Mail: marie.schroeter@techem.rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Berichte zu: Katalysator Katalyse Methanol Nano-Katalysator

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Gesundes Altern: Neues EU-Projekt zur menschlichen Leber
23.08.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich
23.08.2017 | PFH Private Hochschule Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie