Es ist das WSS-Jahrhundertprojekt: So wird Chemie zirkulär...

Il „Projekt des Jahrhunderts“ des Werner Siemens Stiftung (WSS) Wirklichkeit wird und anstrebtKreislaufwirtschaft in der chemischen Industrie: das Team um Regina Palkovits e Jürgen Klankermayer von der RWTH Aachen University wird bald mit der Arbeit an dem ehrgeizigen Projekt zum effizienten Recycling chemischer Verbindungen dank Katalyse beginnen.

Die Finanzierung von 100 Millionen Franken Die von WSS anlässlich des 100-jährigen Jubiläums zur Verfügung gestellten Mittel werden dazu dienen, ein neues Forschungszentrum zu schaffen, das das Potenzial hat, den Weg für eine echte Revolution in der Industrie zu ebnen Chemie, die vor der Möglichkeit steht, „zu werden“kreisförmig und mehrdimensional".

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WSS-Stiftung: 100 Millionen Franken für den Schutz des Planeten

Die Werner-Siemens-Stiftung hatte das ins Leben gerufen 100 Millionen Franken Ideenwettbewerb Swiss anlässlich seines 2023-jährigen Bestehens im Jahr XNUMX. Der gerade verliehene ist die größte Investition der Stiftung"Wir waren auf der Suche nach einer innovativen Möglichkeit, unser Jubiläum zu feiern“, erklärte der Arzt dann Hubert Keiber, Präsident von WSS, „Wir haben eines gefunden, das das Potenzial hat, die natürlichen Ressourcen unseres Planeten zu schützen".

Das Ziel war klar: Technologien für entwickelnnachhaltiger Umgang mit Ressourcen. Es geht um einen zehnjährigen Kredit über 100 Millionen Franken für die Eröffnung eines neuen Forschungszentrums in Österreich, der Schweiz oder Deutschland.

Il „Projekt des Jahrhunderts“ hatte eine außergewöhnliche Resonanz: Über einhundertzwanzig exzellente Forscher reichten ihre Vorschläge ein. Im Frühjahr 2023 wurden dann die sechs Finalisten-Ideen ausgewählt und mit einem WSS-Forschungspreis von einer Million Schweizer Franken ausgezeichnet. „Es war eine schwierige Entscheidung“, kommentiert Doktor Keiber, „Wir mussten zwischen sechs außergewöhnlichen Projekten wählen".

Nach sorgfältiger Prüfung hat sich die Stiftung entschieden, den „Catalaix: Katalyse für eine Kreislaufwirtschaft“, präsentiert vom Professor Regina Palkovits und von Professor Jürgen Klankermayer der Technischen Universität Aachen (RWTH). Das neue WSS-Forschungszentrum wird sich mit Katalyse befassen und die Chemie in Richtung einer Kreislaufwirtschaft führen.

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Catalaix: Warum Katalyse für das effiziente Recycling gemischter Kunststoffe nützlich ist

Das Projekt des Aachener Teams wurde nicht nur für die Exzellenz der Forschung und den Einsatz multidisziplinärer Methoden ausgezeichnet, sondern auch für seine potenzielle Wirkung.

Auf dem Spiel steht die Möglichkeit von die molekularen Bestandteile von Rohstoffen wiederverwenden auf einem sehr hohen Produktionsniveau, erklärt der Professor Matthias Kleiner, ehemaliger Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Leibniz-Gemeinschaft sowie langjähriges Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Werner-Siemens-Stiftung.

"Das effiziente Recycling gemischter Kunststoffmaterialien“, erklärt Kleiner, „stellt eine tiefgreifende und revolutionäre Innovation in der Nachhaltigkeitsforschung dar. Denken Sie nur darüber nach Millionen Tonnen Plastik verschmutzen die Ozeane der Welt und dass wir immer noch keine wirkliche Lösung für das Problem haben".

Das von deutschen Wissenschaftlern geleitete Forschungszentrum wird den Weg dafür ebnenzirkuläre (und lebensfähige) chemische Industrie dank Katalyse, dem Prozess, der chemische Reaktionen beschleunigt oder ermöglicht.

Wir benutzen das Katalyse fast ausschließlich zur Herstellung chemischer Bindungen, kann aber auch zu deren Aufbrechen eingesetzt werden. Und die Substanzen, die so wirken Katalysatoren Sie helfen dabei, die Ausgangsmaterialien für die Herstellung zahlreicher Produkte zu schaffen, zu denen sie letztendlich werden Plastik-Müll.

Das Team um Palkovits und Klankermayer möchte eine Lösung für dieses Problem finden, indem es neue Katalysatoren und Prozesse entwickelt, die solche Produkte zerlegen können wiederverwendbare molekulare Bausteine.

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Über Recycling hinaus: Chemie und eine flexible Kreislaufwirtschaft sind möglich

Der erste Schwerpunkt von neues WSS-Forschungszentrum es wird also das seinKunststoffindustrie, und Sie müssen sich nicht einmal fragen, warum. Der Mensch produziert jedes Jahr 400 Millionen Tonnen Plastik: Das Berg von Erdölderivaten Es wächst so schnell, dass es im Jahr 2050 das Gesamtgewicht aller auf dem Planeten lebenden Menschen, Tiere und Pilze erreichen wird.

Ad oggi, wir recyceln nur 9 Prozent des gesamten Plastiks, das produziert und als Abfall in die Umwelt gelangt: Das Aachener Team will an der Rückverwertung arbeiten, ein noch anderes Konzept als das von Recycling und Upcycling.

Es handelt um Kunststoff wieder in Grundmaterialien umwandeln wiederverwendbar durch eine Kombination von Prozessen, die chemische Katalyse, Elektrochemie und mikrobielle Wirkung umfassen. Forscher haben bereits gezeigt, dass dieser Ansatz bei verschiedenen Kunststoffarten funktioniert.

Die Idee der Forscher ist jedoch viel komplexer und geht über die einzelnen Produktionszyklen isolierter Materialien hinaus. Die Anwendung von Leerlaufprinzip wird den zirkulären Ansatz des Projekts verbessern, indem es den Grundstein für a legtmehrdimensionale Kreislaufwirtschaft.

Die durch Katalyse hergestellten molekularen Bausteine ​​sind auf so vielfältige Weise einsetzbar, dass sie bei Bedarf in andere Stoffkreisläufe und Wertschöpfungsketten einfließen könnten. „Dadurch ist es möglich, bisher isolierte Stoffkreisläufe zu verbinden und so zur Entwicklung einer flexiblen Kreislaufwirtschaft beizutragen“, erklärte Professor Klankermayer.

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Abfallprodukte sind wertvolle Ressourcen, erinnert sich Professor Palkovits. Deshalb wollen Forscher beim Recycling molekulare Bausteine ​​herstellen, die einen möglichst hohen chemischen Wert behalten. „Wir wollen den Kunststoff nicht vollständig zu Synthesegas zerlegen oder zu CO2 verbrennen„, erklärt, „Wir wollen einfach nur dazu kommen, sie für ein breites Anwendungsspektrum nutzbar zu machen".

Diese künftigen Bausteine ​​sollen zudem umweltfreundlicher sein, im Idealfall sogar biologisch abbaubar; andererseits, erinnert sich der Forscher, „Es macht absolut keinen Sinn, ein weiteres Projekt zu produzieren, das schwer zu recyceln ist".

Das Projekt hat bereits sein Potenzial unter Beweis gestellt Experimentieren Sie mit einer PET-Flasche: Die Forscher zerlegten das PET-Polymer in einen wiederverwendbaren Baustein und entfernten dabei auch Bisphenol A, den Weichmacher, der Flaschen flexibel macht.

Dafür sind deutlich unterschiedliche Prozesse nötig, und hier kommt es anInterdisziplinarität, eine Konstante im Catalaix-Projekt. „Unsere Arbeit ist interdisziplinär„, sagt Regina Palkovits, „Abhängig vom konkreten Material und Ausgangspunkt werden wir sehr unterschiedliche Katalysemethoden wählen".

"Aber um einen industriellen Einfluss zu haben“, schließt Professor Klankermayer, „Unsere Katalysatoren müssen in realen Materialien funktionieren. Dies ist der grundlegende Schritt".

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