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.
