Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHTPositionspapier
Durch den Einsatz von Licht und Plasmen können chemische Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen und Drücken ablaufen
Das Potenzial der licht- und plasmainduzierten Katalyse für Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, Wettbewerbsfähigkeit und wirtschaftliche Souveränität ist enorm: Die Technologie verspricht Durchbrüche für die Chemie- und Pharmaindustrie sowie Recycling- und Energiewirtschaft. Zu diesem Schluss kommen Fraunhofer-Forschende der Verbünde »Licht & Surfaces«, »Materials« und »Ressourcentechnologien und Bioökonomie« – darunter UMSICHT-Wissenschaftler Dr. Tim Nitsche. Nachzulesen sind ihre Erkenntnisse im Positionspapier »Licht- und plasmainduzierte Katalyse«.
Die zentrale Botschaft des Papiers: Durch den gezielten Einsatz von Licht und Plasmen können chemische Reaktionen bei deutlich niedrigeren Temperaturen und Drücken ablaufen – und somit massiv weniger Energie benötigen und gleichzeitig die Umwelt schonen. Sowohl die Chemie- und Pharmaindustrie als auch die Recycling- und Energiewirtschaft können davon profitieren – und zwar in Form von effizienteren Prozessen, geringeren Energiekosten und neuen Wertschöpfungsketten.
Konkret listen die Forschenden folgende gesellschaftliche Potenziale auf:
- Energiewirtschaft: Die licht- und plasmainduzierte Katalyse steigert die Effizienz sowohl bei der Erzeugung als auch bei der Speicherung, dem Transport und der Nutzung regenerativer Energien.
- Chemische Industrie: Mittels Licht und Plasmen kann CO2 aufgebrochen und umgewandelt werden. Auf diese Weise lassen sich technisch wertvolle Gase wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoff und flüssige Kraftstoffe synthetisieren.
- Recyclingbranche und Umweltwirtschaft: Licht- und plasmainduzierte Prozesse erlauben u.a. ein Recycling ohne Restfraktion sowie die Eliminierung schwer abbaubarer Schadstoffe wie fluorhaltige Kunststoffe oder Arzneimittel in Abwässern.
- Pharmazeutische Industrie: Neben der unkomplizierten und zuverlässigen Desinfektion von Oberflächen – insbesondere im Krankenhausumfeld zur Infektionsprävention – sowie der Förderung der Wundheilung durch Plasmatechnologie eröffnet die licht- und plasmaunterstützte Herstellung personalisierter Medikamente neue Möglichkeiten für innovative und zugleich wirtschaftlich tragfähige Therapieansätze.
Ein Anwendungsbeispiel aus dem Kontext von Fraunhofer UMSICHT: Im Fraunhofer-Leitprojekt »AmmonVektor« sind ein Niederdruck-Haber-Bosch-Verfahren und die plasmagestützte Ammoniaksynthese in der Entwicklung. Zielsetzung: die nachhaltige und effiziente Produktion von Ammoniak vor allem für dezentrale Anwendungen als Energieträger der Zukunft.
Vor diesem Hintergrund empfehlen die Forschenden in ihrem Positionspapier Maßnahmen zum Anstoß der industriellen Anwendung der licht- und plasmainduzierten Katalyse – vom Start interdisziplinärer Forschungsprogramme über die Förderung von Pilot- und Verbundprojekten bis zum Aufbau von Kompetenzzentren, Nachwuchsgruppen und einer nationalen Datenplattform. Nur so könne vorhandenes Grundlagenwissen den Weg in die Industrie finden und in bestehende Produktionsketten integriert werden.
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