Energie & Umwelt
Prof. Robert Francke
Dr. Henrik Junge

Themenfeld 05 befasst sich mit Grundlagen- und angewandter Forschung, die darauf abzielt, eine Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen und saubere Ressourcen für zukünftige Generationen zu sichern. Dafür fokussieren sich die Forschungsarbeiten auf drei Hauptforschungslinien.
Die „Nutzung erneuerbarer Energien für die chemische Produktion“, z. B. in elektrochemischen oder photokatalytischen Prozessen, bündelt Forschungsbestrebungen zur Wasserstofferzeugung, dessen Speicherung und Rückwandlung in elektrische Energie. Dazu zählt die H2-Gewinnung aus erneuerbaren Ressourcen sowie dessen Speicherung in kleinen energiereichen Molekülen wie Methanol und Ameisensäure bei milden Bedingungen ebenso wie die photo- und elektrokatalytische Spaltung von Wasser und Reduktion von CO2. 


Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der „Wiedereinführung von Treibhausgasen in die chemische Produktion“. Verschiedene Forschungsansätze des TF 05 widmen sich dem als Klimagas geltenden, thermodynamisch stabilen CO2 als potenziellem Rohstoff . Unter Einsatz geeigneter Katalysatoren und Reaktionsbedingungen kann es zu Methanol umgesetzt werden, das wiederum als CO2-neutraler Kraftstoff oder Energiespeichermedium Verwendung findet. Auch die Reaktion von CO2 mit dem Treibhausgas Methan CH4 in der Trockenreformierung ist Gegenstand intensiver Forschung. Das dabei erzeugte Synthesegas (H2/CO) ist für zahlreiche industrielle Prozessen relevant.
Auf der „Reinigung von Abgasströmen“, z. B. von NOx, und „Abwässern“, z. B. von schwer abbaubaren organischen Stoffen liegt ein weiterer Fokus des TF 05. Die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (NOx) mit Ammoniak bei niedrigen Temperaturen (NH3-SCR) ist eine vielversprechende Methode, die giftigen Gase aus Abgasen zu entfernen. Gleichzeitig werden auch Einfl üsse anderer Bestandteile, wie Formaldehyd, auf die Wirkungsweise des Katalysators untersucht. Die enge Zusammenarbeit verschiedener Themengruppen mit Expertise in katalytischer Testung, in situ/operando FTIR und EPR-Spektroskopie sowie transienten Studien mit zeitlicher Aufl ösung ermöglicht dabei detaillierte Erkenntnisse, die die Basis für ein
wissensbasiertes Katalysatordesign bilden. Schwer abbaubare anorganische und organische Verbindungen in Abwässern, die z. B. aus Medikamenten stammen, lassen sich z. B. heterogen photokatalytisch unter Einsatz von UV- und sichtbarem Licht abbauen.