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27.09.2022

27.04.2022

Nutzung fossiler Rohstoffe verbessern

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Der Umgang mit fossilen Rohstoffen auf unserem Planeten ist ein Thema von elementarer gesellschaftlicher Bedeutung. Fest steht: Ressourcen wie Erdöl sind endlich.

Das wertvolle "schwarze Gold" wird nicht nur zum Heizen oder für den Tank benötigt, sondern für viele andere chemische Produkte wie Arzneimittel, Bau- oder Kunststoffe. Wie lange der weltweite Vorrat noch reicht, hängt neben der tatsächlichen Menge auch davon ab, wie effizient man das vorhandene Öl einsetzt.

Der Nachbau von Enzymen soll dafür sorgen, dass die Industrie fossile Ressourcen künftig effizienter und energiesparender als bisher verarbeitet. Acht Teams aus ganz Deutschland bringen dafür ihre Expertise zusammen.

Wie man den Verbrauch von Erdöl ressourcenschonender gestalten kann, damit beschäftigt sich eine neue interdisziplinäre Forschungsgruppe - mit Beteiligung von Kohlenforschern. Ein Team um Prof. Frank Neese, Direktor am Max-Planck-Institut und Leiter der Abteilung für Molekulare Theorie und Spektroskopie, ist Teil der neuen Gruppe "BioOxCat" ("Bioinspirierte Oxidationskatalyse mit Eisenkomplexen"), die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird.

Konkret werfen die Wissenschaftler einen Blick auf Eisenverbindungen, die nach dem Vorbild von natürlich vorkommenden Enzymen hergestellt werden und als Katalysator dienen. So hat man festgestellt, dass die Nachbauten aus dem Labor in ihrer Funktionalität nicht ganz so gut sind wie die "Originale" aus der Natur.

"Erst wenn wir verstanden haben, woran es liegt, dass die nach dem Vorbild hergestellten Eisenverbindungen nicht so gut funktionieren, können wir ihre Herstellung optimieren", erklärt Dr. Thorsten Glaser von der Universität Bielefeld, Chemiker und Sprecher der "BioOxCat"-Gruppe. Dazu sei ein interdisziplinärer Ansatz besonders wichtig.

Brandneue spektroskopische Methode

Das MPI für Kohlenforschung wird den Forschungsverbund primär mit seinem know-how im Bereich der hochauflösenden Spektroskopie unterstützen. Dafür hat das Team um Dr. Maurice van Gastel eine brandneue spektroskopische Methode entwickelt, von welcher sich die Wissenschaftler neuartige Einblicke in die Elektronenstruktur und damit die Reaktivität der hochvalenten Eisenzentren erhoffen. Weiterhin werden die Forscher ihre weltweit anerkannte Expertise im Bereich der hochgenauen quantenchemischen Modellierung von reaktiven Eisenzentren in "BioOxCat" einbringen.

Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung beschäftigen sich Wissenschaftler aus aller Welt mit dem Thema Katalyse in all seinen Facetten. Fast alle technischen Verfahren der chemischen Industrie setzen heute auf den Einsatz von Katalysatoren. Durch das Design neuartiger Katalysatoren und durch ein immer besseres Verständnis davon, wie chemische Reaktionen tatsächlich ablaufen, können die Forscherinnen und Forscher Probleme angehen, die vor wenigen Jahren noch unlösbar erschienen.

Die Forschungsgruppe "BioOxCat" wird über einen Zeitraum von vier Jahren mit insgesamt 3,3 Millionen Euro von der DFG gefördert. Neben Frank Neese und Thorsten Glaser gehört unter anderem auch Prof. Dr. Serena DeBeer, Direktorin am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, zu den Projektleiterinnen in der Initiative.

Quelle: Max-Planck-Institut für Kohlenforschung