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„Halocycles“ ermöglicht Halogen-Kreislaufwirtschaft als wichtigen Beitrag zur Stabilisierung der Stromnetze und zur Defossilierung der zukünftigen industriellen Gesellschaft
Die Rückgewinnung von wertvollen Rohstoffen, eine Vermeidung von klimaschädlichen Kohlendioxid-Emissionen und eine Stabilisierung der Stromnetze – das sind die drei entscheidenden Pluspunkte eines neuen Forschungsprojekts an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Technischen Universität Kaiserslautern. Mit ihrem zukunftsweisenden Konzept konnten sich die beiden Forschungspartner die Unterstützung der Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) sichern. Sie wird in ihrem Programm „CZS Durchbrüche“ das Vorhaben in den kommenden sechs Jahren mit rund vier Millionen Euro unterstützen. Das Projekt mit der Bezeichnung „Halocycles“ wird Halogene wie beispielsweise Brom, Chlor und Fluor aus Abfallstoffen elektrochemisch zurückgewinnen. Bei dem Verfahren bleibt das Kohlenstoffgerüst der Halogenverbindungen erhalten, Emissionen werden vermieden und durch flexible Nutzung wird zur Stabilisierung der Stromnetze beigetragen.
Halogene aus Verbindungen bislang nur schwierig zurückzugewinnen
Halogenverbindungen sind in unserem Alltag überall in einer breiten Produktpalette zu finden, PVC etwa als Baumaterial oder Teflon für Beschichtungen im Haushalt und als Hilfsstoff in Batterien. Weil sie oft einzigartige Eigenschaften besitzen, sind sie kaum oder nur schwer zu ersetzen. Allerdings werden die erforderlichen Halogene – das sind Fluor, Chlor, Brom und Jod – zunehmend teurer und teilweise auch knapp. Das Recycling ist problematisch und erfolgt, wenn es überhaupt gelingt, aus den Rauchgasen durch Verbrennung unter hohem Energieeinsatz. Da viele Halogenverbindungen auch als Flammschutzmittel dienen, muss beim Verbrennen mit viel Gas oder Öl nachgeholfen werden. Dadurch geht das Kohlenstoffgerüst verloren und CO₂ wird in großen Mengen freigesetzt. „Halocycles verfolgt einen komplett anderen Weg“, sagt Prof. Dr. Siegfried Waldvogel, Sprecher des Forschungsprojekts vom Department Chemie der JGU. „Wir können die Halogene elektrochemisch freisetzen, ohne das Kohlenstoffgerüst zu verbrennen, und somit vermeiden wir auch die Bildung von Dioxinen.“ Die Halogene stehen damit der Kreislaufwirtschaft für neue Produkte zur Verfügung.
Mainz verfügt über einzigartige Expertise in der Elektrochemie
Bei dem Verfahren der Elektrosynthese kann beispielsweise erneuerbarer Strom von Windrädern genutzt werden, wenn er nachts im Überschuss zur Verfügung steht. Damit würde gleichzeitig ein Beitrag geleistet, um die Stromnetze zu stabilisieren. „Die Elektrosynthese ist als Verfahren fest in Mainz verortet. Wir haben über 25 Jahre lang Erfahrungen gesammelt und verfügen über eine weltweit einzigartige Expertise“, erklärt Siegfried Waldvogel. Außer den Mainzer Forschergruppen der JGU und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung sind an dem Projekt die Partner der TU Kaiserslautern mit Schwerpunkt Chemie und Verfahrenstechnik beteiligt. Ebenso eingebunden ist das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) in Kaiserslautern. Eine spätere Ausgründung, um die Forschungsergebnisse anzuwenden und zu verwerten, wird ins Auge gefasst.
Die Partner gehen davon aus, dass Halocycles dazu beitragen wird, Ressourcen effektiver zu nutzen und die Abhängigkeit von fossilen Quellen zu verringern. Dies eröffnet eine weitere Möglichkeit zur Rohstoffsouveränität – ein Thema, das in Zukunft noch an Relevanz zunehmen kann.
Carl-Zeiss-Stiftung fördert internationale Spitzenforschung im Programm „CZS Durchbrüche“
Mit „CZS Durchbrüche“ fördert die Carl-Zeiss-Stiftung internationale Spitzenforschung von Universitäten aus Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Thüringen. Voraussetzung für eine Förderung ist eine überregionale Stellung im zu fördernden Bereich. Die Auswahl der Förderprojekte erfolgt im Wettbewerb und anhand von Exzellenzkriterien in einem zweistufigen Gutachterverfahren.
Bildmaterial:
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Forschungsprojekt „Halocycles“ wird Abfallstoffe mithilfe von grünem Strom in die Halogen-Kreislaufwirtschaft überführen und dabei Kohlenstoffgerüste erhalten.
Abb./©: AG Siegfried Waldvogel
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Wissenschaftlerin bei der Arbeit an einer elektrochemischen Durchflussapparatur
Foto/©: Alexander Sell
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Arbeit an einer elektrochemischen Durchflussapparatur
Foto/©: Alexander Sell
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Logo des Forschungsprojekts „Halocycles“ der JGU und TU Kaiserslautern, das aus dem Programm „CZS Durchbrüche“ gefördert wird.
Abb./©: AG Siegfried Waldvogel
Weiterführende Links:
https://www.aksw.uni-mainz.de/ - Arbeitskreis Siegfried Waldvogel
https://www.uni-kl.de/ - Technische Universität Kaiserslautern
https://www.carl-zeiss-stiftung.de/programm/czs-durchbrueche - Programm „CZS Durchbrüche”
https://www.carl-zeiss-stiftung.de/themen-projekte/uebersicht-projekte/detail/ha... - CZS-Förderung für das Projekt Halocycles
Lesen Sie mehr:
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/15883_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Johannes Gutenberg-Universität Mainz erhält Bewilligung für Zukunftscluster zur elektroorganischen Synthese“ (20.07.2022)
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/14181_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Elektrosynthese: Korrosion an der Kathode vermeiden“ (10.09.2021)
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/12467_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Lignin statt Vanadium: Mainzer Wissenschaftler forschen an nachhaltiger Alternative zu Metallverbindungen in großen Stromspeichern“ (04.11.2020)
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/12056_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Türöffner für die umweltschonende Elektrochemie“ (09.09.2020)
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/11412_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „JGU entwickelt nachhaltige Methode zur Gewinnung von Vanillin aus Holzabfall“ (26.05.2020)
Prof. Dr. Siegfried R. Waldvogel
Department Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-26069
E-Mail: waldvogel@uni-mainz.de
https://www.aksw.uni-mainz.de/prof-dr-s-r-waldvogel/
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Chemistry, Electrical engineering, Energy, Environment / ecology, Oceanology / climate
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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