DECHEMA-Preis für Arbeit zur Modellierung komplexer reaktiver Systeme

Auszeichnung für Olaf Deutschmann

Professor Dr. Olaf Deutschmann von der Universität Karlsruhe hat den DECHEMA-Preis 2004 der Max-Buchner-Forschungsstiftung gewonnen. Sie zeichnete ihn damit für seine bahnbrechenden Arbeiten zur Modellierung komplexer reaktiver Systeme aus. Die Stiftung verleiht Deutschmann den Preis bei einem Festkolloquium am 26. November, 16 Uhr, im DECHEMA-Haus (Theodor- Heuss-Allee 25) in Frankfurt/Main. Seit 1951 würdigt sie mit dem Preis herausragende Forschungsarbeiten aus den Bereichen Technische Chemie, Verfahrenstechnik, Biotechnologie und Chemische Apparatetechnik. Der Preis ist mit 20.000 Euro dotiert.

Den Begriff „Katalysator“ verbindet der Laie mit einem Gerät unter seinem Fahrzeug, das den Schadstoffausstoß verringert. Der Autoabgaskatalysator hat sich millionenfach bewährt, stellt aber auch eines der komplexesten chemischen Reaktionssysteme dar: Zusammensetzung und Temperatur des vom Motor kommenden Abgases hängen unmittelbar davon ab, ob das Fahrzeug an einer Ampel im Leerlauf steht oder auf der Autobahn mit 130 Stundenkilometern fährt.

Das Bestreben von Deutschmann und seiner Arbeitsgruppe ist es, Modelle zu entwickeln, die den Einfluss aller Parameter auf die Schadstoffumsetzung berücksichtigen. Der Weg dazu führt über eine detaillierte Beschreibung der im Abgaskatalysator ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse. Auf der Basis dieser molekularen Modelle entwickelt das Team Computerprogramme, die den Schadstoffausstoß eines Abgaskatalysators unter variierenden Bedingungen und Parametern wie dem Material des Katalyseträgers oder der Wärmeisolierung vorausberechnen können. Damit lassen sich Aufwand und Kosten experimenteller Forschung und Entwicklung am technischen System erheblich reduzieren.

Die von Deutschmann vorangetriebene Methodik hat das Team auch zur Hand, wenn es sich mit der Nutzung von Erdgas als chemischem Grundstoff beschäftigt. Durch katalytische Oxidation lässt sich Erdgas etwa in Synthesegas innerhalb weniger Millisekunden und ohne äußere Energiezufuhr umwandeln. Aus Synthesegas kann Methanol oder synthetischer Diesel gewonnen werden. Die katalytische Oxidation wurde auch zur Wasserstofferzeugung aus Erdgas, Alkoholen sowie Benzin und Diesel erfolgreich angewandt. Mit Wasserstoff kann mittels Brennstoffzellen Elektrizität erzeugt, die Schadstoffbildung im Motor verringert und der Ausstoß von Stickoxiden katalytisch reduziert werden.

Die Oxidation der teilweise hoch-explosiven Reaktionsgemische durch eine Hochtemperaturkatalyse erfolgt bei zirka 1000 Grad Celsius. Zur technischen Realisierung ist ein grundlegendes Verständnis des Reaktorverhaltens vonnöten. Auch hier können nur Modelle, die auf dem molekularen Geschehen aufbauen, vertrauenswürdige Abschätzungen liefern.

Beruflicher Werdegang:

Prof. Dr. Olaf Deutschmann (Jahrgang 1965) hat an der TU Magdeburg und der Humboldt-Universität Berlin Physik studiert. 1996 hat er an der Fakultät Chemie der Universität Heidelberg promoviert. Während eines anschließenden anderthalbjährigen Postdoc-Aufenthalts in den USA befasste er sich mit der Umwandlung von Erdgas in nützliche chemische Grundstoffe durch Hochtemperaturkatalyse. Nach seiner Rückkehr an die Universität Heidelberg habilitierte er sich 2001 im Fach Physikalische Chemie. 2002 nahm er einen Ruf auf eine Professur für Chemische Technik an der Universität Karlsruhe (TH) an.