Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Katalysatoren sind Top-Thema beim Lindauer Treffen der Chemienobelpreisträger mit Spitzentalenten aus 66 Ländern

19.06.2009
Allein seit 2001 wurden drei Nobelpreise für Fortschritte in der Katalyseforschung verliehen.

Vier der dafür geehrten Laureaten - Ryoji Noyori, Robert Grubbs, Richard Schrock und Gerhard Ertl - werden vom 28.6. bis 3.7. nach Lindau kommen, um dort mit 600 Nachwuchsforschern aus 66 Ländern Perspektiven ihres Fachgebietes zu erörtern. Ferner wird eine Podiumsdiskussion über die Rolle der Chemie bei der Entwicklung erneuerbarer Energien in Lindau stattfinden (30. Juni ab 11.15 Uhr).

Katalyse ist die Kunst, träge Substanzen so schnell und effektiv miteinander reagieren zu lassen, dass dabei kostengünstig und umweltschonend die gewünschten Produkte entstehen. Sie gilt auch als eine Schlüsseltechnologie für die Entwicklung einer von fossilen Brennstoffen unabhängigen Energieversorgung. Einhundert Jahre nachdem der deutsche Chemiker Wilhelm Ostwald für die wissenschaftliche Begründung der Katalyse 1909 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist diese Disziplin der Chemie deshalb aktueller denn je. Allein seit 2001 wurden drei Nobelpreise für Fortschritte in der Katalyseforschung verliehen. Vier der dafür geehrten Laureaten - Ryoji Noyori, Robert Grubbs, Richard Schrock und Gerhard Ertl - werden Ende des Monats nach Lindau kommen, um dort mit 600 Nachwuchsforschern aus 66 Ländern Perspektiven ihres Fachgebietes zu erörtern. Ferner wird eine Podiumsdiskussion über die Rolle der Chemie bei der Entwicklung erneuerbarer Energien in Lindau stattfinden.

Über 80 Prozent aller chemischen Produkte - von Kunststoffen zu Kosmetika, von Textilien zu Medikamenten - werden heute mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Spontan würden die meisten chemischen Reaktionen nämlich viel zu langsam ablaufen. Denn bei einer chemischen Reaktion müssen zunächst bestehende Bindungen zwischen bestimmten Atomen gelöst werden. Dazu brauchen die Reaktionspartner Energie. Wie ein Berg baut sich diese sogenannte Aktivierungsenergie vor den Reaktionspartnern auf und hindert sie daran, schnell miteinander in Kontakt zu treten. Katalysatoren können die Höhe dieses Berges drastisch senken. In ihrem Zentrum steht häufig ein Metall, das sich den Reaktionspartnern zur Bildung von Zwischenprodukten anbietet, für die weniger Energie benötigt wird. Damit bahnen Katalysatoren gleichsam eine gangbaren Pass über einen Energieberg, dessen Gipfel für die Reaktionspartner viel zu hoch wäre. Reaktionen, die sonst, wenn überhaupt, erst nach Monaten möglich gewesen wären, lassen sich so innerhalb von Minuten verwirklichen. Die Katalysatoren selbst gehen aus der Reaktion unverändert hervor, wie Wilhelm Ostwald erstmals formulierte: "Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne selbst dabei verbraucht zu werden."

Im selben Jahr, in dem Ostwald den Nobelpreis erhielt, hatte seine Grundlagenforschung bereits die Entwicklung eines katalytischen Verfahrens angestoßen, das es ermöglichte, Stickstoff aus der Luft "einzufangen" und mit Wasserstoff zu Ammoniak zu verbinden. Fritz Haber (Nobelpreis 1918) und Carl Bosch (Nobelpreis 1931) erleichterten mit diesem nach ihnen benannten Haber-Bosch-Verfahren zwar auch die Herstellung von Sprengstoff, lösten damit aber andererseits eines der dringendsten Menschheitsprobleme der damaligen Zeit, nämlich die Ernährung der schnell wachsenden Weltbevölkerung nachhaltig sicherzustellen. Die natürlichen Stickstoffquellen (Salpeter) für Düngemittel begannen Anfang des 20. Jahrhunderts zu versiegen. Namhafte Wissenschaftler warnten vor einer globalen Hungerkatastrophe. In dieser Situation wurde chemisch mit Hilfe der Katalyse produziertes Ammoniak zur ersehnten Grundlage künstlich hergestellten Düngers. Würden heutzutage weltweit nicht mehr als 100 Millionen Tonnen Kunstdünger jährlich im Haber-Bosch-Verfahren hergestellt, dann hätte die Hälfte der Menschheit nichts zu essen.

Gerhard Ertl, Chemie-Nobelpreisträger des Jahres 2007, hat die einzelnen Schritte der Synthese von Ammoniak im Haber-Bosch-Verfahren im atomaren Detail aufgeklärt. Damit trug er nicht nur zur Optimierung des Verfahrens bei, sondern begründete auch die moderne Oberflächenchemie. Der Katalysator ist in diesem Verfahren nämlich die Oberfläche eines Festkörpers, dünn aufgetragenes Eisen, auf das die beiden gasförmigen Reaktionspartner treffen. Weil die Atome der Oberflächenschicht viel weniger Nachbarn haben als diejenigen im unter Druck und Hitze stehenden Gas, neigen sie dazu, mit diesen Übergangsverbindungen einzugehen und so die Herstellung des Endprodukts zu katalysieren. Diese hohe chemische Aktivität von Oberflächen macht sie für Verunreinigungen empfänglich: Nur unter streng kontrollierten Vakuumbedingungen und mit äußerster Phantasie und Präzision ist es möglich, spezifische Reaktionen zu untersuchen. Besonders intensiv hat sich Ertl auch mit der Entgiftung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid in den platinbeschichteten Abgaskatalysatoren von Kraftfahrzeugen beschäftigt. Dabei enthüllte er, wie eine eigentlich einfache Reaktion erstaunliche Grade von Komplexität erreicht. Unter bestimmten Bedingungen kann die Bildung solcher Muster als allgemeines Gestaltungsprinzip natürlicher Vorgänge angesehen werden. Darüber wird Gerhard Ertl in seinem Vortrag "Von Atomen zur Komplexität - Reaktionen an Oberflächen" berichten, mit dem er am 29. Juni das wissenschaftliche Programm der Tagung eröffnet.

Ein großer Hoffnungsträger ist die Katalyse, wenn es um die Vision einer wasserstoffgetriebenen Energieerzeugung geht. Ihr Prinzip ist bestechend: Wasser wird durch Photokatalyse in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Wasserstoff dient anschließend als Energiespeicher und kann zum Beispiel in entsprechenden Brennstoffzellen jederzeit wieder mit Sauerstoff unter Gewinnung elektrischer Energie zu Wasser verbunden werden. Dass dieser Zirkel derzeit Zukunftsmusik ist, liegt vor allem daran, dass die lichtinduzierte katalytische Spaltung von Wasser trotz intensiver Forschung den Chemikern noch große Schwierigkeiten bereitet. Grundsätzlich sollte sie sich aber realisieren lassen, etwa durch Katalysatoren, die der Natur abgeschaut sind. Denn dort sind Katalysatoren - besser bekannt unter ihrem biologischen Namen Enzyme - die uralten Spielmacher des Lebens. Von der Evolution über Jahrmillionen entwickelt, bieten sie den Chemikern unübertroffene Vorbilder an. Dazu gehören sowohl das wasserspaltende Enzymsystem der pflanzlichen Photosynthese als auch die Hydrogenasen, die in Bakterien vorkommen und in der Natur Wasserstoff produzieren oder verbrauchen. Weltweit werden diese Enzyme heute intensiv erforscht. Eines Tages könnten sie die Vision einer regenerativen und umweltfreundlichen Wasserstoffwirtschaft zur Energieversorgung unserer Erde Wirklichkeit werden lassen.

Dass solche Visionen seit jeher die Basis unseres eigenen Lebens sind, wird John Walker, Nobelpreisträger des Jahres 1997, beim Lindauer Treffen in seinem Vortrag über "Biologische Energieumwandlung" schildern. Durch gesteuerte Verbrennung unserer Nahrung in den Zellen unseres Körpers zu Wasser und Kohlendioxid durch die Atmung wird Energie erzeugt und chemisch gespeichert. Der Energiespeicher ist ein Molekül mit der Abkürzung ATP. Jeder Mensch produziert und verbraucht täglich etwa so viel ATP, wie seinem Körpergewicht entspricht. Für die Herstellung dieser Energie am Ende der sogenannten Atmungskette sind die Mitochondrien verantwortlich - die Kraftwerke der Zellen. In ihrer inneren Membran rotieren Enzyme, die ATP-Synthasen, die durch Wasserstoffionen angetrieben werden. Struktur und Wirkungsmechanismus der ATP-Synthasen sind von John Walker entschlüsselt worden. Mit einem Durchmesser von zehn Millionstel Millimeter ist die ATP-Synthase der kleinste natürliche Motor der Welt. Sein Wirkungsgrad beträgt fast 100 Prozent - ein erstklassiges Modell für eine nachhaltige Energiewirtschaft.

Weitere Informationen:
http://www.lindau-nobel.de/2009_Meeting_Chemistry.AxCMS?ActiveID=1338 - Informationen zur Tagung (Abstracts, Programm, Teilnehmer)
http://www.lindau-nobel.de - Live-Webstreams der Vorträge und Podiumsdiskussionen
http://www.scienceblogs.de/lindaunobel - der offizielle Tagungsblog
http://www.twitter.com/lindaunobel - Informationen zur Tagung/live von der Tagung

Christian Rapp | idw
Weitere Informationen:
http://www.lindau-nobel.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität
23.05.2017 | Deutsche Diabetes Gesellschaft

nachricht Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen
23.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie