Institut für Chemie

Nachhaltigkeit in Forschung und Lehre

Die ressourcenschonende Stoffumwandlung ist seit vielen Jahren ein Leitmotiv für zahlreiche Forschungsprojekte am Institut für Chemie.

Dazu zählen vor allem die vielfältigen Arbeiten zum Thema Katalyse und Katalysatorentwicklung. Katalysatoren, die die Aktivierungsenergie von Reaktionen senken und somit die Durchführung bei milderen, umweltfreundlicheren Bedinungen ermöglichen, standen und stehen z. B. im Fokus der Exzellenzcluster UniCat (2007 - 2018) und UniSysCat (seit 2019) sowie der Graduiertenschule EC2/BIG-NSE. Die bearbeiteten Forschungsthemen reichen von der homogenen über die hetereogene bis hin zur biologischen Katalyse sowie zu katalystischen Kaskadenreaktionen. 

Dabei beschäftigen sich die auf Molekülchemie fokussierten Arbeitskreise der Fachgruppe Organische und Biologische Chemie hauptsächlich mit der homogenen Katalyse, während die Fachgruppe Technische Chemie sich vorrangig der heterogenen Katalyse widmet. Die Fachgruppe Anorganische und Analytische Chemie erforscht sowohl die homogene als auch die heterogene Katalyse. Der Biokatalyse widmen sich Fachgebiete der Fachgruppen Organische und Biologische Chemie sowie Physikalische und Theoretische Chemie.

Neben der Entwicklung neuer Katalysatoren und der Untersuchung ihrer Wirkmechanismen sucht z. B. die Fachgruppe Technische Chemie nach neuen Möglichkeiten der Energieumwandlung und Energiespeicherung gesucht. Im besonderen Fokus stehen dabei u. a. Wasserstoffbrennstoffzellen sowie die Erzeugung von Grünem Wasserstoff. Darüber hinaus wird hier u. a. die Speicherung und Umwandlung von Kohlenstoffdioxid erforscht. Diesem Thema sowie der Erzeugung und Anwendung von Wasserstoff widmet sich neben anderem auch das BasCat - ein JointLab der BASF SE mit UniCat. 

Die Erzeugung und der Verbrauch von Wasserstoff in Mikroorganismen und Pflanzen ist einer der Forschungsschwerpunkte der (Bio-)Physikalischen Chemie an unserem Istitut. Diese Arbeiten stehen z. T. im Zusammenhang mit der Untersuchung von Photorezeptoren und der Photosynthese. Die hier gewonnenen Erkenntnisse sollen auf andere Prozesse übertragen werden, um mit Hilfe von Licht Reaktionen zu ermöglichen, die sonst nicht stattfinden würden.

Aber nicht nur die Fähigkeit, (Sonnen-)Licht als Energiequelle für chemische Reaktionen zu nutzen, macht Mikroorganismen so interessant, sondern auch ihre Fähigkeit, Bindungen spezifisch zu knüpfen - und das bei Temperaturen knapp über Raumtempteratur und in wässriger Lösung. In der Fachgruppe Organische und Biologische Chemie werden daher die Biosysnthesewege verschiedener Organismen erforscht und manipuliert, so dass mit Hilfe der Mikroorganismen neue Wert- und Wirkstoffe entstehen. Im Graduietenkolleg Bioactive Peptides haben sich zu diesem Zweck berlinweit Forschende zu einem Netzwerk zusammengeschlossen. 

Materialien für die Energiewende und neue Katalysatorenmaterialien sind Themen, die u. a. in der Fachgruppe Anorganische und Analytische Chemie bearbeitet werden. Hierbei stehen die Herstellung von neuen Elektrodenmaterialien sowie nanostrukturierter Materialien und hochporöser Funktionsmaterialien im Fokus. Darüber hinaus wird an neuen Methoden zur Festkörpersynthese geforscht, um auf diesem Wege Zugang zu neuen Katalysatoren zu finden.  

Allen Forschenden, die ihre Ideen und Forschungsprojekte zur nachhaltigen Chemie in Form eines eigenen Start-ups verwirklichen wollen, bietet die Chemical Invention Factory (John Warner Center for start-ups in Green Chemistry, CIF) die ideale Plattform für den Transfer vom Labor in die Gesellschaft. Neben der Errichtung eines Laborgebäudes für Gründer*innen, das auf dem Campus der TU Berlin ensteht, konnte im Oktober 2022 ein weiterer Erfolg gefeiert werden. Unter der Federführung der CIF haben insgesamt 29 Partner*innen aus Akademie und Industrie gemeinsam erfolgreich einen Antrag mit dem Titel "GreenChem Der innovative Transferraum für Grüne Chemie in der Hauptstadtregion" beim Bundesministerium für Bildung und Forschung in der Förderlinie „T!Raum – TransferRäume für die Zukunft von Regionen“ gestellt. 

 

Aufgrund der am Institut für Chemie gelebten Einheit von Forschung und Lehre sind Themen der Nachhaltigkeit und der Grünen Chemie prominent in den Lehrveranstaltungen des Instituts vertreten.

In fast allen Pflichtmodulen der Bachelor- und Masterstudiengänge werden an geeigneten Stellen Brücken zu den 12 Prinzipien der Grünen Chemie geschlagen sowie Aspekte der nachhaltigen Entwicklung und Erzeugung von Wert- und Wirkstoffen im Labor- und Industriemaßstab thematisiert. Damit sind diese beiden Themen neben dem klassichen Dreiklang von Struktur, Eigenschaft und Umwandlung von Stoffen zusätzliche Querschnittsthemen innerhalb der Vorlesungen, Seminare und Praktika.

Darüber hinaus gibt es im Masterstudiengang Chemie einen kompletten Wahlpflichtbereich, der sich aus Lehrveranstaltungen mit unterschiedlichen Perspektiven zum Thema Nachhaltigkeit und Grüne Chemie zusammensetzt. Aber auch in den anderen Wahlpflichtbereichen dieses Studiengangs und aller anderen Studiengänge finden sich Bezüge zu diesen Themen.

Das Institut für Chemie der TU Berlin war auch die erste europäische Institution, die das Green Chemistry Commitment der internationalen Organisation Beyond Benign unterzeichnet hat. Dieser Zusammenschluss von Einrichtungen weltweit hat zum Ziel, Grüne Chemie zum integralen Bestandteil der universitären Ausbildung zu machen.  

Im Jahr 2022 wurde Dr. John C. Warner, der gemeinsam mit Dr. Paul T. Anastas 1998 die 12 Prinzipien der Grünen Chemie formulierte, zum Honorarprofessor am Institut für Chemie der TU Berlin bestellt. Am 5. September 2022 hielt er seine Antrittsvorlesung. Sein bereits bestehendes Engagement in der Lehre am Institut für Chemie wird dadurch verstetigt und die Grüne Chemie noch stärker im Curriculum der Studiengänge verankert. 

Diesem Zweck hat sich auch die AG Green Chemistry der studentischen Initiative des Instituts (Ini-Chemie) verschrieben. Gemeinsam mit den Lehrenden erarbeitet die AG Green Chemistry z. B. Vorschläge für neue Praktikumsversuche.