Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) f?rdert im Rahmen des Schwerpunktprogramms ?Katalyse unter dynamischen Bedingungen“ ein Projekt der Universit?t Paderborn, der RWTH Aachen und der Technischen Universit?t Kaiserslautern zum Klimaschutz und der damit verbundenen Herstellung von grünem Wasserstoff. Das Vorhaben adressiert wichtige Fragestellungen in der nachhaltigen Chemie, die mit der natürlichen Schwankung von Wind- oder Sonnenenergie auftreten. Schwerpunktprogramme sind ein F?rderinstrument der DFG, bei dem dr?ngende wissenschaftliche Herausforderungen durch Konsortien aus ganz Deutschland bearbeitet werden. Das Vorhaben, das mit einer Gesamtsumme von knapp 700.000 Euro über die Dauer von drei Jahren gef?rdert wird, bündelt verschiedene Kompetenzen im Bereich der Umwandlung von klimasch?dlichem Kohlendioxid mit grünem Wasserstoff. Start ist im Februar 2022.
Projektleiter auf Paderborner Seite ist der Chemiker Prof. Dr. Matthias Bauer. Er erkl?rt: ?Für einen effizienten Klimaschutz sind chemische Reaktionen, die aus Kohlendioxid wertvolle Chemikalien erzeugen k?nnen, essenziell. Nutzt man hierfür grünen Wasserstoff, bei dem die für die Elektrolyse ben?tigte Energie vollst?ndig durch erneuerbare Energien gedeckt wurde, gewinnen die Umwelt und das Klima doppelt.“ Solche Reaktionen werden durch Hilfsstoffe oder Katalysatoren erm?glicht. Allerdings reagieren die Katalysatoren oft sehr empfindlich auf Schwankungen des grünen Wasserstoffs. Diese treten zum Beispiel auf, wenn man mit Wind- oder Sonnenenergie Wasser spaltet oder elektrolysiert. Ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Nutzung von klimasch?dlichem CO2 ist deshalb die Entwicklung stabiler Katalysatoren. ?Diese müssen ihre F?higkeit, Kohlendioxid umwandeln zu k?nnen, beibehalten, unabh?ngig davon, ob die Wasserstoffversorgung aus der Elektrolyse schwankt oder gar ganz ausf?llt“, sagt Bauer.
Um das zu erreichen, setzen die Wissenschaftler*innen einzigartige Methoden ein, um Ver?nderungen der Katalysatoren im Verlauf solcher Reaktionen auf atomarer Ebene sichtbar zu machen. Diese Techniken stehen an Teilchenbeschleunigern zur Verfügung, in denen Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und Licht mit herausragenden Eigenschaften erzeugen. Nur wenige Gruppen weltweit beherrschen diese Methoden. ?Damit gelingt es uns, Forschung an Gro?forschungseinrichtungen mit wichtigen Fragen des Klimaschutzes und der nachhaltigen Chemie zu verbinden. Die untersuchten Reaktionen binden klimasch?dliches CO2 aus der Atmosph?re“, so Bauer weiter. Als Produkte werden Grundchemikalien oder Energietr?ger erzeugt. Vor allem Methan, das als künstlicher Kraftstoff im Schwerlastverkehr oder zu Heizzwecken verwendet werden kann, wollen die Forscher*innen erzeugen. In dieser Form wird die schwankende Wind- oder Solarenergie in nützlichen Tr?gern gespeichert.
