JUST-Redaktion|

Ammo­ni­ak anstatt fossile Ener­gie­trä­ger

Raffael Rameshan vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie an der Montanuniversität Leoben hat gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam bedeutende Fortschritte bei der Ammoniakgewinnung erzielt.

Die Ergeb­nis­se dieser weg­wei­sen­den Studie wurden vor Kurzem im renom­mier­ten Fach­ma­ga­zin “Nature” ver­öf­fent­licht. Diese Erkennt­nis­se könnten einen signi­fi­kan­ten Beitrag zur Redu­zie­rung des erheb­li­chen CO2-Aus­sto­ßes bei der Pro­duk­ti­on dieser essen­zi­el­len che­mi­schen Ver­bin­dung leisten. Ammo­ni­ak, das in der Dün­ge­mit­tel­pro­duk­ti­on ver­wen­det wird, zeigt sich als viel­ver­spre­chen­de Alter­na­ti­ve zu her­kömm­li­chen fos­si­len Ener­gie­trä­gern.

Das Haber-Bosch-Ver­fah­ren

Das Haber-Bosch-Ver­fah­ren, benannt nach den Che­mi­kern Fritz Haber und Carl Bosch, ist ein groß­in­dus­tri­el­les che­mi­sches Ver­fah­ren zur Syn­the­se von Ammo­ni­ak. Diese Methode, Anfang des 20. Jahr­hun­derts ent­wi­ckelt, basiert auf der Ammo­ni­ak­syn­the­se aus atmo­sphä­ri­schem Stick­stoff und Was­ser­stoff. Dabei kommt ein eisen­hal­ti­ger Kata­ly­sa­tor bei Drücken von etwa 150 bis 350 bar und Tem­pe­ra­tu­ren von 400 bis 500 Grad Celsius zum Einsatz.

Rund 80 Prozent des pro­du­zier­ten Ammo­ni­aks werden in der Dün­ge­mit­tel­pro­duk­ti­on ver­wen­det, was die Ernäh­rung der Welt­be­völ­ke­rung sichert. Beein­dru­ckend ist jedoch auch, dass etwa 3 Prozent der welt­weit pro­du­zier­ten Energie für die Her­stel­lung von Ammo­ni­ak benö­tigt wird, was einen erheb­li­chen Beitrag zum glo­ba­len CO2-Ausstoß leistet. Kleine Ver­bes­se­run­gen des Haber-Bosch-Pro­zes­ses, ins­be­son­de­re des Kata­ly­sa­tors, können daher bedeu­ten­de Aus­wir­kun­gen auf CO2-Emis­sio­nen und Ener­gie­ver­brauch haben.

Her­aus­for­de­run­gen und Fort­schrit­te

Trotz über 100 Jahren Anwen­dung des Haber-Bosch-Ver­fah­rens bleibt die For­schung am Kata­ly­sa­tor und am genauen Mecha­nis­mus ent­schei­dend. Raffael Rames­han betont: “Der Knack­punkt dabei ist, den Stick­stoff reaktiv zu machen, um ihn dann mit Was­ser­stoff zu Ammo­ni­ak zu trans­for­mie­ren.”

Neues Ver­ständ­nis durch inno­va­ti­ve For­schung

Das inter­na­tio­na­le For­schungs­team, zu dem auch Leo­be­ner Exper­ten gehören, hat nun am Elek­tro­nen­be­schleu­ni­ger des DESY in Hamburg einen bedeu­ten­den Beitrag zum bes­se­ren Ver­ständ­nis des Reak­ti­ons­me­cha­nis­mus geleis­tet. Durch Unter­su­chun­gen bei erhöh­tem Druck und spe­zi­fi­schen Reak­ti­ons­be­din­gun­gen konnte der expe­ri­men­tel­le Nach­weis des theo­re­tisch vor­aus­ge­sag­ten Reak­ti­ons­me­cha­nis­mus erbracht werden.

“In Zukunft wird die Ammo­ni­ak-Syn­the­se noch wich­ti­ger werden, da Ammo­ni­ak auch eine viel­ver­spre­chen­de Alter­na­ti­ve zu den bis­he­ri­gen fos­si­len Ener­gie­trä­gern ist”, erläu­tert Rames­han. Die For­schungs­er­geb­nis­se könnten somit einen ent­schei­den­den Beitrag zur Wei­ter­ent­wick­lung nach­hal­ti­ger Ener­gie­quel­len leisten.

Nature – Welt­weit füh­ren­de Fach­zeit­schrift für Natur­wis­sen­schaf­ten

“Nature” ist eine wöchent­lich erschei­nen­de, eng­lisch­spra­chi­ge Fach­zeit­schrift, die sich mit ver­schie­de­nen natur­wis­sen­schaft­li­chen Dis­zi­pli­nen befasst. Neben der US-ame­ri­ka­ni­schen “Science” gilt sie als die welt­weit ange­se­hens­te Zeit­schrift für Natur­wis­sen­schaf­ten. Die Ver­öf­fent­li­chung in “Nature” unter­streicht die Bedeu­tung und Rele­vanz der For­schungs­er­geb­nis­se von Mag. Raffael Rames­han und dem inter­na­tio­na­len Team.

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