Grüne Lösungen mit Diamant-Materialien
Nano-Diamant-Materialien könnten helfen, Kohlendioxid zu wertvollen Brennstoffen weiterzuverarbeiten. Sonnenlicht soll sie als Katalysatoren aktivieren. © T.Petit/H.Cords/HZB
Mit 3,9 Millionen Euro fördert das Europäische Forschungsprogramm Horizont 2020 ein internationales Projekt, das die Eignung von (Nano-)Diamant-Materialien als Katalysatoren untersucht: mit Hilfe von Sonnenlicht könnten solche Materialien Kohlendioxid in Brennstoffe umwandeln und damit Solarenergie chemisch speichern.
Synthetische Diamant-Materialien besitzen besondere Eigenschaften: Unter Lichtbestrahlung können sie chemische Reaktionen beschleunigen, also als Katalysatoren agieren. Eine Forschungskooperation aus Frankreich, England, Schweden und Deutschland, darunter auch Prof. Dr. Emad Aziz aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin, will nun synthetische Diamant-Materialien so modifizieren, dass sie mit Hilfe von sichtbarem Licht zu effizienten Katalysatoren werden und Kohlendioxid in Kohlenwasserstoffe oder Brennstoffe umwandeln.
Erfolgreich in der Sektion Future Emerging Technologies
Das Forschungsvorhaben wird unter dem Akronym DIACAT geführt, für „Diamond materials for photocatalytic conversion of carbon dioxide into fine chemicals and fuels using visible light“. Der Antrag setzte sich im strengen Auswahlverfahren in der Sektion “Future Emerging Technologies” durch und wird mit insgesamt 3,9 Millionen Euro gefördert, davon fließen 526,000 Euro an das HZB. Das Projekt wird durch Prof. Dr. Anke Krüger, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, koordiniert und bindet Teams aus CEA (Frankreich), University of Oxford (UK), Uppsala University (Schweden), Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik, Ionic Liquid Technologies GmbH, und vom HZB ein.
Experimentelle Möglichkeiten an BESSY II
Emad Aziz hat 2011 einen Starting Grant des European Research Council erhalten und leitet ein großes Team am HZB. An der Synchrotronquelle BESSY II des HZB hat er ein einzigartiges Instrument entwickelt, um Flüssigkeiten und Materialien in Lösung zu untersuchen. Gleichzeitig leitet Aziz auch das Joint Lab an der Freien Universität Berlin, wo ihm Hochleitungslaser mit ultrakurzen Pulsen zur Verfügung stehen. „Wir haben direkten Zugriff auf eine Vielzahl experimenteller Möglichkeiten, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Diamant-Materialien zu untersuchen“, sagt er. Postdoktorand Dr. Tristan Petit aus seinem Team bringt Expertise mit Nanodiamanten ein: “Ich habe in den letzten Jahren sehr viel mit Nanodiamanten in Lösung gearbeitet. Nun wollen wir diese Arbeiten auf Grenzflächen und nanostrukturierte Diamant-Oberflächen ausdehnen, um zu sehen, wie wir diese Materialien modifizieren können, damit sie unter Lichtbestrahlung CO2 in die gewünschten Kohlenwasserstoffverbindungen umwandeln”, erklärt er.
Solarenergie chemisch speichern
Das Forschungsprojekt soll nicht nur das experimentelle und theoretische Verständnis von Diamant-Materialien als Katalysatoren erweitern, sondern auch praktisch demonstrieren, dass sie mit Licht Kohlendioxid in Brennstoffe umwandeln. Das Projekt könnte damit eine neue, grüne Technologie anstoßen, mit der sich die Energie des Sonnenlichts chemisch speichern ließe.
- Neue Anlage für die Katalyseforschung am HZBDas HZB hat im Rahmen des Projekts CatLab eine einzigartige Anlage erworben, um die katalytische Leistung von Dünnschichtkatalysatoren zu messen. Erbaut von der Firma ILS in Adlershof, wurde sie nun angeliefert. Die Anlage besteht aus insgesamt acht chemischen Reaktoren, in denen katalytische Systeme getestet werden können. Mit über 2,5 Millionen Euro ist diese Anlage die größte Einzelinvestition Im CatLab-Projekt.
- Proteinkristallographie an BESSY II: Schneller, besser und automatischerViele Erkrankungen hängen mit Fehlfunktionen von Proteinen im Organismus zusammen. Die dreidimensionale Architektur dieser Moleküle ist oft äußerst komplex, liefert aber wertvolle Hinweise für das Verständnis von biologischen Prozessen und die Entwicklung von Medikamenten. Mit Röntgendiffraktion an den MX-Beamlines von BESSY II lässt sich die 3D Struktur von Proteinen entschlüsseln. Mehr als 5000 Strukturen sind bis heute an den drei MX-Beamlines von BESSY II gelöst worden. Ein Rückblick und Ausblick im Gespräch mit Manfred Weiss, dem Leiter der Makromolekularen Kristallographie.
- Humboldt-Fellow am HZB-Institut für Solare Brennstoffe: Alexander R. UhlAlexander R. Uhl von der UBC Okanagan School of Engineering in Kelowna, Kanada, will mit Roel van de Krol vom HZB-Institut für Solare Brennstoffe einen effizienten und günstigen Photoelektrolyseur entwickeln, um mit Sonnenlicht Wasserstoff zu produzieren. Sein Aufenthalt wird von der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert.