Spitzenforschung

Der Weg zur grünen Chemie

An der TU werden Reaktionsnetzwerke chemischer und biologischer Katalysatoren erforscht – eine Schlüsseltechnologie für Nachhaltigkeit

Chemieprofessor Matthias Driess in seinem Labor an der TU Berlin.

Chemieprofessor Matthias Driess in seinem Labor an der TU Berlin.

Foto: Maurizio Gambarini

Mehr als 85 Prozent aller Produkte kommen im Laufe der Herstellung in Kontakt mit Katalysatoren. Sie machen chemische Reaktionen erst möglich oder verringern den Energie- und Rohstoffbedarf der chemischen Produktion. Katalyse gilt als Schlüsseltechnologie für nachhaltiges und ressourcenschonendes Wirtschaften, die Katalyseforschung daher als eines der wichtigsten Forschungsgebiete der Chemie und wesentlicher Treiber für die „grüne Chemie“.

Einzelne katalytische Prozesse sind bereits gut erforscht. Jetzt geht es darum, sie sinnvoll zu einem Gesamtsystem zu koppeln und Reaktionsnetzwerke in der chemischen und biologischen Katalyse zu entschlüsseln, damit diese dann kontrolliert und vor allem auch simuliert werden können. Das ist das Ziel des Exzellenzclusters „ UniSysCat (Unifying Systems in Catalysis)“ der Technischen Universität.

Schaltpläne für chemische Reaktionsketten

Welche Schlüsselparameter ermöglichen und steuern diese Netzwerke? Wie können chemische und biologische Reaktionen verbunden werden, um katalytische Systeme mit neuen Funktionen zu schaffen? Das sind die zentralen Forschungsfragen des Clusters und seiner Sprecher Matthias Driess, Peter Hildebrandt und Arne Thomas, alle Professoren an der TU. Es geht, vereinfacht gesagt, um das Entschlüsseln von Schaltplänen für chemische Reaktionsketten.

Mit erfolgreicher Kopplung der Reaktionsschritte könne die Produktion in der chemischen Industrie miniaturisiert, also verkleinert, werden und mit einem erheblich geringeren Energieverbrauch ablaufen, sagt Driess – etwa bei der Herstellung von Polymeren wie PET oder Polyester. „Die Komplexität von Katalyse-Netzwerken bekommen wir nur in den Griff, wenn wir sie weniger komplex machen. Und das ist möglich“, erläutert der TU-Professor.

Große Bandbreite experimenteller und theoretischer Methoden

Der Cluster wird eine Schlüsselposition in Deutschland einnehmen. Er kann dabei auf zehn Jahre Arbeit und Erfahrung des Vorgängerclusters „UniCat“ aus der Exzellenzinitiative und eine große Bandbreite experimenteller und theoretischer Methoden aufbauen. Der Cluster ist interdisziplinär ausgerichtet und beteiligt neben Chemikern auch Ingenieure, Physiker, Biologen und Mathematiker.

Strukturell hat er sich drei wesentliche Ziele gesetzt: die nachhaltige Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, die Gleichstellung und Förderung von Frauen in der Wissenschaft und den Ausbau von nationalen und internationalen Kooperationen. „Wir betreiben Grundlagenforschung und bilden ,Problemlöser‘ aus“, fasst es Matthias Driess zusammen.

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