Kostengünstige und reichlich vorhandene Katalysatoren für die Umwandlung von Biomasse
Rohstoffe sind für die Wirtschaft Europas und für unsere Lebensqualität von grundlegender Bedeutung. Kritische Rohstoffe sind Materialien mit hohem ökonomischen Stellenwert, bei denen die Gefahr von Versorgungsengpässen besteht. Im Allgemeinen liegt dieser Fall dann vor, wenn sie nur aus einem oder zwei Ländern eingeführt werden können. Kritische Metalle, die als Nebenprodukt der Metallabbaus anfallen, dienen sechs Hauptanwendungen: eine davon ist die Katalyse. Im Einzelnen sind kritische Metalle oftmals eine standardmäßige Option, um die Umwandlung von Biomasse in höherwertige nachgelagerte Produkte zu beschleunigen. Da viele Katalysatoren durch Versuche und Beobachtungen identifiziert wurden, wissen wir nicht unbedingt, wie sie funktionieren, und es ist daher schwierig, Ersatzstoffe zu ermitteln. Die von der EU und Japan gemeinsam unternommene Initiative NOVACAM (Novel cheap and abundant materials for catalytic biomass conversion) entwickelte Katalysatoren ausgehend von nichtkritischen Materialien, um Biomasse zu chemischen Stoffen und Brennstoffen aufzuwerten. Eines der Ziele der Initiative bestand darin, ein solides Fundament an Wissens über katalytische Systeme unter Einbeziehung kostengünstiger und reichlich vorhandener Materialien zu erschaffen. In diesem Sinne nutzten die NOVACAM-Wissenschaftler einen Ansatz mit der Bezeichnung Catalysis by design. Sie wählten diesen Ansatz, um die Anforderungen an Katalysatoren zu erforschen, die in die beschleunigte Biomasseumwandlung eingebunden sind. Die Wissenschaftler wendeten das gewonnene Wissen bei der Konzipierung neuartiger katalytischer Systeme auf Grundlage reichlich vorhandener Elemente an. Sie validierten außerdem den Einsatz dieser Systeme in drei Machbarkeitsnachweis-Studien im Labormaßstab, um Biomasse in Brennstoffe und chemische Stoffe umzuwandeln. Möglich wurden diese Erkenntnisse und neuartigen Befunde durch die Zusammenarbeit von sieben akademischen Partnern aus der EU und Japan. Auf dem Wege des Austauschs von akademischem Personal und in gemeinsamen Sitzungen, Konferenzen und Webinaren ermöglichte das einander ergänzende Fachwissen der Partner auf dem Gebiet die Resultate. Mit der Reduzierung der Abhängigkeit der EU-Industrie von importierten kritischen Rohstoffen wird deren Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit verbessert sowie das Risiko verringert. Das NOVACAM-Projekt konnte wesentliche Fortschritte beim Verständnis katalytischer Prozesse und im Sinne des Ziels der Entwicklung von Katalysatoren erzielen, die ihren Ursprung nicht in kritischen Rohstoffen haben.
Schlüsselbegriffe
Katalysatoren, kritische Metalle, NOVACAM, Biomasseumwandlung, Catalysis by design, Katalyse by Design
