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 Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin
12.12.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Jenaer Wissenschaftler für Prostatakrebs-Forschung ausgezeichnet
11.12.2017 | Universitätsklinikum Jena

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: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Wirkstoffe aus dem Baukasten: Design und biotechnologische Produktion neuer Peptid-Wirkstoffe

13.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Analyse komplexer Biosysteme mittels High-Performance-Computing

13.12.2017 | Informationstechnologie